Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №3/2003

переписка с читателем

ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА ПО ХИМИИ

«Удивительный мир коллоидной химии»

Мастер-класс для учащихся 10–11 классов


Окончание. См. № 1, 2/2003

Более 130 лет тому назад, в 60-х гг. XIX в., коллоидная химия сформировалась в виде самостоятельной науки, рассматривавшей лишь свойства коллоидных растворов. Современная коллоидная химия существенно расширила свои границы и превратилась в фундаментальную науку, которая определяет закономерности своеобразного мира частиц, т. е. всех систем, в которых раздробленные вещества и материалы окружены непрерывной средой – газовой, жидкой или твердой. Земля, пища, одежда, асфальт, древесина, живые организмы – только отдельные представители многочисленного мира частиц. Велико значение коллоидно-химических закономерностей и явлений, сопутствующих повседневной жизни каждого человека и определяющих особенности различных процессов во многих отраслях промышленного и сельскохозяйственного производства. Без использования достижений этой науки немыслимо и решение острейших экологических проблем современности, невозможен дальнейший прогресс цивилизации.
В систематическом курсе химии, изучаемом в гимназии, предусмотрено лишь краткое знакомство с особенностями объектов и явлений, рассматриваемых коллоидной химией (двухчасовое занятие «Дисперсные системы» в 11-м классе). Этого, конечно, недостаточно для учащихся, проявляющих повышенный интерес к изучению данной науки и предполагающих связать свою будущую профессиональную деятельность с химией, биологией, медициной, строительством, сельским хозяйством и т. п.
В связи с вышеизложенным разработан данный углубленный курс, предназначенный для учеников 10–11-х классов инженерно-химического профиля.

Цели:
рассказать о классификации, особенностях, практическом значении дисперсных систем и поверхностных явлений, являющихся предметом изучения коллоидной химии;
познакомить с современным состоянием и перспективами развития коллоидной химии, а также с возможным использованием достижений этой науки в различных областях.
Для успешной реализации данного элективного курса необходимо, чтобы учащиеся владели обязательным минимумом знаний по систематическому курсу химии, изучаемому в гимназии.
Программа курса рассчитана на один год обучения, причем занятия могут проводиться в разновозрастной группе обучающихся.

ПРОГРАММА КУРСА

(34 ч)

Вводное занятие. Знакомство с целями и задачами курса, его структурой (1 ч).

Тема 1.
Дисперсные системы и поверхностные явления (4 ч).

Дисперсные системы как совокупность дисперсной фазы и дисперсионной среды. Коллоиды. Предмет коллоидной химии. Классификация дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсность. Высоко-, средне-, грубодисперсные системы. Полидисперсные системы. Удельная поверхность. Поверхностное натяжение и удельная поверхностная энергия. Классификация поверхностных явлений и основные фундаментальные представления о коллоидной химии. Увеличение скорости физико-химических процессов на границе раздела фаз.

Тема 2.
Адгезия, адсорбция, электрокинетические явления (5 ч).

Адгезия, ее зависимость от ряда факторов. Адсорбция, ее использование на практике. Адсорбат и адсорбент. Десорбция. Физическая адсорбция и хемосорбция. Особенности непористых и пористых адсорбентов. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), особенности их строения и адсорбции. Эффект Ребиндера, его практическое значение. Ионообменная адсорбция. Иониты. Двойной электрический слой. Электрокинетический (дзета-) потенциал. Электрокинетические явления: электроосмос и электрофорез, потенциал седиментации и потенциал течения.

Тема 3.
Высокодисперсные системы (2 ч).

Молекулярно-кинетические явления: диффузия, осмос, осмотическое давление, обратный осмос. Диализ и ультрафильтрация в медицине. Оптические свойства высокодисперсных систем.

Тема 4.
Получение и устойчивость дисперсных систем (3 ч).

Диспергирование. Конденсация, десублимация и кристаллизация. Агрегативная и седиментационная устойчивость дисперсных систем. Коагуляция и ее предотвращение.

Тема 5.
Структурно-механические свойства дисперсных систем (2 ч).

Свободнодисперсные и связнодисперсные системы. Структурированные системы. Тиксотропия, образование и разрушение структур, их использование. Создание материалов с заранее заданными свойствами.

Тема 6.
Виды дисперсных систем (4 ч).

Золи и суспензии, пасты и гели. Эмульсии (прямые и обратные), мази и кремы. Эмульгирование продуктов питания в организме человека. Пены и газовые эмульсии. Твердые золи и сплавы, твердые пены, капиллярно-пористые тела, твердые эмульсии. Аэрозоли, дым и пыль. Примеры указанных видов дисперсных систем в окружающем нас мире, их практическое значение.

Тема 7.
Высокомолекулярные соединения (ВМС) (4 ч).

Понятие о ВМС. Конформации. Вязкость растворов ВМС. Особенности растворов ВМС. Набухание природных ВМС, его практическое значение. Гели и студни. Синерезис. Коллоидно-химические свойства белков. Коллоидные ПАВ: катионные, анионные, неионогенные. Мицеллообразование и солюбилизация.

Тема 8.
Природные дисперсные системы (3 ч).

Земная кора, вода природных водоемов, воздух – типичные дисперсные системы. Пути решения экологических проблем, основанные на использовании достижений коллоидной химии.

Тема 9.
Современное состояние и перспективы развития коллоидной химии (4 ч).

Технические дисперсные системы, их применение в промышленности. Использование методов и объектов коллоидной химии в космической технологии. Топливо как гетерогенная дисперсная система. Создание искусственных композиционных материалов с заданными свойствами. Механохимия и мембранная технология. Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов. Коллоидно-химические аспекты агрохимии и мелиорации, пищевой отрасли промышленности.

Итоговое повторение и обобщение (2 ч).

ЛИТЕРАТУРА

Зимон А.Д. Занимательная коллоидная химия: своеобразный мир частиц. М.: Радэкон, 2000, 192 с;
Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1989, 463 с.

А.С.ГОРДЕЕВ,
учитель химии и экологии
муниципальной гимназии № 20
(г. Донской, Тульская обл.)

Рейтинг@Mail.ru