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.) |