МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Филиал ФБГОУ ВПО Московского государственного университета технологий и управления имени К.Г. Разумовского

в Ростове-на-Дону

кафедра химии и биологии

Бинеев Э.А., Иванникова Е.В.

КУРС ЛЕКЦИЙ

по физической и коллоидной химия

Ростов-на-Дону

2012

Утверждено учебно-методическим советом филиала ФБГОУ ПВО Московского государственного университета технологий и управления (МГУТУ) имени К.Г.Разумовского в Ростове-на-Дону

Протокол № __ от______ 2012г.

Печатается по решению кафедры химии и биологии

филиала МГУТУ в г. Ростове-на-Дону

Протокол № 2 от 09 2012г.

Рецензенты:

Мардиросова И.В.- кандидат химических наук, доцент Ростовского государственного строительного университета

Карпенко В.Д. кандидат химических наук, доцент кафедры химии и биологии филиала ФБГОУ ПВО Московского государственного университета технологий и управления в г. Ростове-на-Дону

Бинеев Э.А., Иванникова Е.В.

Курс лекций по физической и коллоидной химии. – Ростов-на-Дону, 2012.

Курс лекций создан на базе читаемого курса по физической и коллоидной химии

для студентов технологических специальностей заочной формы обучения.

РЕЦЕНЗИЯ

на курс лекций по дисциплине: «Физическая и коллоидная химия» (ФКХ) для студентов, обучающихся по технологическим специальностям, читаемую на кафедре химии и биологии филиала ФБГОУ ВПО Московского государственного университета технологий и управления в г. Ростове-на-Дону.

Рецензируемый курс лекций по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» (ФКХ) разработана на основе государственных образовательных стандартов. Настоящая дисциплина относится к циклу естественно-научных дисциплин образовательной программы по специальностям «260201, 260202, 260203, 260204, 260401, 260504, 260302, 260501».

Тематика лекций в полной мере охватывает материал, необходимый для изучения курса читаемых дисциплин.

Курс лекций полностью соответствуют требованиям высшей школы к читаемым курсам.

РЕЦЕНЗИЯ

на курс лекций по дисциплине: «Физическая и коллоидная химия» (ФКХ) для студентов, обучающихся по специальностям «260201, 260202, 260203, 260204, 260401, 260504, 260302, 260501», читаемую на кафедре химии и биологии филиала ФБГОУ ВПО Московского государственного университета технологий и управления в г. Ростове-на-Дону.

Физическая и коллоидная химия являются фундаментальными науками в системе естественных наук, объединяющими, углубляющими и завершающими химическое образование специалистов-технологов для пищевой промышленности.

Рецензируемый курс лекций по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» (ФКХ) разработана на основе государственных образовательных стандартов. Объемы и содержание лекций соответствуют учебным планам. Тематика лекций в полной мере охватывают материал, необходимый для изучения курса читаемых дисциплин.

Курс лекций полностью соответствуют требованиям высшей школы к читаемым курсам.

Доц. кафедры химии и биологии

филиала МГУТУ Карпенко В.Д.

Введение

Химические процессы, протекающие в повседневной жизни, на химическом производстве, в организме человека связаны с разнообразными физическими процессами: теплопередачей, поглощением или выделением теплоты, поглощением или выделением света, электрическими явлениями, изменением объема и т.д. На химическую реакцию могут оказывать влияние и физические факторы – температура, давление, свет, радиация и т.п. Например, поглощение света фотографической пленкой вызывает в ней химический процесс образования скрытого изображения. Химические реакции, протекающие в аккумуляторах между электродами и раствором, являются причиной возникновения электрического тока. Следовательно, в химических реакциях тесно связаны химические и физические явления. Изучение этой взаимосвязи – основная задача физической химии.

Главное внимание в физхимии уделяется исследованию законов протекания химических процессов, состояния химического равновесия, изучению строения и свойств молекул, что позволяет решать основную задачу физической химии – предсказание хода химического процесса и конечного результата и дает возможность управлять химическим процессом, т.е. обеспечить наиболее быстрое и полное проведение реакции. Поэтому основу химической технологии (и пищевой в частности) составляет физикохимия процесса и поиски оптимальных физико-химических условий его осуществления.

В различных отраслях пищевой промышленности широко распространены выпаривание, сепарация, дистилляция, сушка, экстрагирование, кристаллизация и растворение. Все биохимические процессы, лежащие в основе многих пищевых производств, подчиняются законам физической химии. На методах физической химии основано определение кислотности, влажности, содержания сахаров, жиров, белков и витаминов.

Название и определение содержания физической химии впервые дано М. В. Ломоносовым (1752 г.): "Физическая химия - наука, которая должна на основании положений и опытов физических объяснить причину того, что происходит через химические операции в сложных телах".

К началу XX века физическая химия определилась как наука, изучающая строение вещества, химическую термодинамику, включая термохимию и учение о равновесиях, растворы, химическую кинетику и электрохимию. Они и составляют основные разделы физической химии.

Строение вещества изучается с помощью методов квантовой химии, которые позволяют рассчитывать свойства молекул и энергетическую поверхность реакции и, таким образом, теоретически предвидеть свойства материалов и условия протекания химических процессов. Большие расчетные трудности позволяют пока делать такие расчеты только для простейших молекул и реакций.

Химическая термодинамика на основе сведений об изменении термодинамических функций для ограниченного числа реакций позволяет предсказывать возможность протекания многих реакций. Статистическая термодинамика на основе спектрохимических данных позволяет рассчитывать многие термодинамические функции для таких предсказаний.

Термодинамическая теория фазовых равновесий и растворов позволяет на основе опытных данных по диаграммам состояния теоретически предвидеть и рассчитать условия для получения нужных продуктов путем испарения, кристаллизации, экстракции и других фазовых переходов.

Химическая кинетика позволяет предсказывать скорость химических процессов. Для этого нужно знать механизм процесса, т.е. протекание сложных реакций по стадиям. Создание математической теории химического процесса является в настоящее время необходимым условием для проектирования химических реакторов. Отсутствие таких сведений о механизме многих сложных реакций затрудняет предсказание их скорости и условий осуществления на практике.

В электрохимии одним из реагентов является электрон, подводимый в зону реакции с помощью электрического тока, что позволяет создать ряд специфических технологий. На основе методов электрохимии -кондуктометрии и потенциометрии - создан ряд полезных методов исследования и анализа материалов.

В настоящее время физическая химия - самостоятельная дисциплина со своими методами исследования являющаяся теоретической базой прикладных химико-технологических дисциплин. Она основывается на применении методов квантовой химии, термодинамики и химической кинетики.

На лекциях основное внимание будет уделено основам химической термодинамики. На лабораторных работах будут рассмотрены следующие разделы: строение вещества (работа «Рефрактометрия. Строение органических молекул»), химическая кинетика (работа «Кинетика химических реакций»), электрохимия (работы «Электропроводность растворов электролитов» и «Электрохимические процессы. Гальванический элемент»).