Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра химии и биотехнологии

Основы физической химии силикатов

Методические указания к лабораторным работам

и индивидуальные задания

Направление: 08.04.01 (270800.68) Строительство

Магистерская программа: Строительные материалы и изделия

Издательство

Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2016

Составители: М.М. Соколова, О.И. Бахирева

УДК

Рецензент Пан Л.С.

канд. хим. наук, доц.

(Пермский национальный исследовательский

политехнический университет)

Основы физической химии силикатов. Метод. указания к лаборат. работам и индив. задания / сост. М.М. Соколова, О.И. Бахирева – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – 40 с.

Содержит многовариантные индивидуальные задания с примерами, а также указания к выполнению лабораторных работ.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 08.04.01 (270800.68) Строительство; магистерской программы: Строительные материалы и изделия.

ПНИПУ, 2016

Содержание

Общие методические указания ………………………………………………….

Модуль 1. Особенности силикатных материалов и процессов их синтеза ……

Задание 1. Термодинамика реакций в силикатных системах …………………..

Лабораторная работа №1 …………………………………………………………

Лабораторная работа №2 …………………………………………………………

Модуль 2. Фазовые равновесия в силикатных системах и

диаграммы состояния ……………………………………………………………..

Задание 2. Диаграммы со стояния двухкомпонентных систем ………………...

Задание 3. Диаграммы со стояния трехкомпонентных систем ………………...

Лабораторная работа №3 …………………………………………………………

Список литературы ………………………………………………………………..

Общие методические указания

Дисциплина «Основы физической химии силикатов» относится к вариативной части общенаучного цикла и является дисциплиной по выбору при освоении ООП по направлению 08.04.01 (270800.68) «Строительство», магистерской программы «Строительные материалы и изделия».

Целью дисциплины является формирование системных знаний в области физической химии силикатов, являющейся теоретической базой процессов производствасиликатных строительных материалов и изделий; формирование навыков самостоятельной работы при проведении исследований силикатных систем.

В процессе изучения данной дисциплины студент осваивает следующие компетенции:

– способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК – 2);

– способность демонстрировать знания фундаментальных и прикладных дисциплин ООП магистратуры (ПК – 1);

– способность оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК – 12).

Предметом освоения дисциплины являются следующие объекты:

• силикаты в различных состояниях;

• процессы образования силикатных продуктов;

• фазовые равновесия и диаграммы состояния силикатных систем;

• основные методы физической химии;

• законы термодинамики и кинетики.

В результате изучения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты:

• знать:

– теории и закономерности процессов, лежащих в основе получения силикатных строительных материалов и изделий;

– законы термодинамики и кинетики; основы учения о фазовых равновесиях.

• уметь:

– анализировать научную и техническую литературу, посвященную теоретическим и экспериментальным исследованиям в области физической химии силикатов;

– проводить теоретические расчеты, анализировать и обобщать результаты физико-химических исследований.

• владеть:

– навыками самостоятельной работы при проведении физико-химических исследований.

Модуль 1. Особенности силикатных материалов и процессов их синтеза

Силикаты и другие тугоплавкие соединения в кристаллическом состоянии. Химическая связь в силикатах. Структура силикатов. Структура простых и сложных оксидов металлов, боридов, карбидов, нитридов, силицидов. Полиморфизм. Методы изучения структуры силикатов.

Силикаты и другие соединения в стеклообразном состоянии. Особенности стеклообразного состояния и его роль в технологии силикатных материалов. Условия стеклообразования, разновидности стекол. Строение и свойства стекла.

Силикаты в высокодисперсном состоянии. Электрокинетические явления в высокодисперсных силикатных системах. Устойчивость и коагуляция коллоидных силикатных систем. Поверхностно-активные вещества в силикатных системах. Структурно-механические свойства силикатных высокодисперсных систем. Кремнезем в высокодисперсном состоянии. Коллоидные свойства системы глина – вода.

Термодинамика и кинетика процессов в силикатных системах. Процессы синтеза силикатных материалов и их кинетические особенности. Процессы твердофазного взаимодействия. Диффузия в твердых телах. Механизм и последовательность превращений при твердофазном взаимодействии. Кинетика твердофазных реакций. Спекание и рекристаллизация. Кристаллизация расплавов и стекол. Кристаллизация из растворов. Кристаллизация из газовой фазы.

Термодинамика процессов в силикатных системах. Основные понятия термодинамики. Законы термодинамики. Химическое равновесие. Термодинамический метод исследования процессов. Особенности применения методов термодинамики к силикатным системам. Термодинамика твердофазных реакций.