Методические указания к выполнению
Внеаудиторной самостоятельной работы №6
Тема: 1.5. Дисперсные системы
Учебно-методическое и информационное обеспечение:
Основные источники:
1. Учебно-методическое пособие по химии для студентов 1 курса, глава 1.6.
2. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: учебник для 11 кл. - М. Просвещение, 2014, гл.5
Интернет-ресурсы:
1. Образовательный ресурс по химии «Алхимик» https://www.alhimik.ru/
2. Видео уроки по химии URL https://www.videouroki. net/filecom.php? fileid=98665112
Требования к оформлению работы: (см. Указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы)
Студент должен знать:
- важнейшие понятия: фаза, гетерогенная система, поверхностная энергия, поверхностное натяжение, адсорбция, поверхностно-активные вещества, адсорбент, адсорбтив, иониты, коллоидные системы, эмульсии, суспензии, аэрозоли, гели, электрофорез, агрегативная и кинетическая устойчивость, коагуляция, ВМС, набухание, вязкость;
- причину появления поверхностной энергии в гетерогенной системе, ее зависимость от природы веществ и площади поверхности;
- суть процесса адсорбции, особенности строения ПАВ, основные закономерности адсорбции;
- способы получения коллоидных систем и основные способы очистки, особые свойства коллоидных систем и их использование в медицине;
- особенности процесса растворения ВМС и свойства растворов ВМС, условия агрегативной и кинетической устойчивости коллоидных растворов и коагуляции.
Студент должен уметь:
- объяснять зависимость величины поверхностной энергии от агрегатного состояния и полярности молекул;
- объяснять явления, которые происходят при адсорбции ПАВ на поверхности жидкости и твердого вещества из газов и растворов;
- использование различных веществ в качестве адсорбентов и ПАВ;
- определять вид коллоидной системы, получать эмульсии и суспензии, очищать коллоидные растворы методом диализа;
-объяснять явления опалесценции и электрофореза и их использование в медицине;
- объяснять процесс набухания и растворения ВМС, явление ограниченного и неограниченного набухания, образование геля;
- получать устойчивые коллоидные системы и проводить коагуляцию с помощью растворов электролита.
Вид самостоятельной работы студентов:
1. Составление словаря терминов
2. Выполнение домашних лабораторных опытов.
3. Ответы на вопросы.
4. Составить кроссворд на 20-25 вопросов.
5. Написание реферативных сообщений
Вопросы и содержание материала для самостоятельного изучения,
алгоритм выполнения самостоятельной работы:
I. Составить словарь терминов и выучить их: фаза, гетерогенная система, поверхностная энергия, поверхностное натяжение, адсорбция, поверхностно-активные вещества, адсорбент, адсорбтив, иониты, коллоидные системы, эмульсии, суспензии, аэрозоли, гели, электрофорез, агрегативная и кинетическая устойчивость, коагуляция, ВМС, набухание.
II. Прочитайте внимательно лекцию и ответьте на вопросы
Часть
1. Что такое поверхностная энергия и от чего зависит величина этой энергии? Как можно изменить поверхностную энергию в системе?
2. Что такое «поверхностно-активные вещества»? В чем особенность их строения?
3. Что такое адсорбция? Какие вещества адсорбируются лучше всех и почему?
4. Что такое адсорбенты? Какие вещества являются хорошими адсорбентами и почему?
5. В чем суть принципа независимости поверхностного действия? Где мы наблюдаем этот принцип в биосистемах?
6. В чем особенность адсорбции из растворов? В чем суть принципа «выравнивания полярности фаз»? Какие два вида адсорбции из растворов надо различать?
7. Что такое «гидрофобные» и «гидрофильные» адсорбенты? Когда какой вид адсорбента надо использовать? Почему? Приведите примеры таких адсорбентов.
8. Почему адсорбция ионов обязательно носит «обменный» характер? Как называются адсорбенты, которые можно использовать для адсорбции ионов? Приведите примеры таких адсорбентов.
9. В чем суть правила «избирательной ионной адсорбции»? От чего зависит адсорбция ионов? Для чего используют эту особенность ионной адсорбции?
10. Почему растворы ПАВ – мутные? Что происходит в концентрированных растворах ПАВ?
Часть
1. Что такое «суспензия»? Как можно получить суспензию карбоната кальция (мела) в воде? Предложите два способа.
2. Что такое «эмульсия»? Какие виды эмульсии вам известны? К какому виду эмульсий относится клей ПВА?
3. Что такое «аэрозоль»? Какие виды аэрозолей вам известны? Почему в последнее время для получения лекарственных аэрозолей используют небулайзер?
4. Как можно очистить коллоидные растворы от избытка посторонних ионов? Как ускорить этот процесс? Предложите простейший способ очистки пересоленного вареного риса от избытка соли.
5. Как можно отделить дисперсионную фазу коллоидной системы от дисперсионной среды? Почему обычное фильтрование для коллоидных растворов использовать нельзя?
6. Почему в коллоидных растворах луч света рассеивается, а истинные растворы прозрачны? Как можно продемонстрировать «конус Тиндаля»?
7. В чем заключается суть явления электрофореза? Как это свойство коллоидных систем используют в медицине?
8. Что такое агрегативная устойчивость КС? Как обычно стабилизируют коллоидные системы?
9. Какие факторы и почему будут способствовать коагуляции? Как сделать мутный яблочный сок прозрачным?
10. Что такое гель и как он образуется? Почему в последнее время гели широко используются в разных областях человеческой деятельности?
III. Выполните опыты.
Оборудование и реактивы. Вам понадобятся 2 стеклянные банки 200-250 мл с крышками, полиэтиленовая пленка, вода, немного растительного масла, жидкое мыло, спиртовой раствор иода, пипетка, лазерная указка или фонарик, желатин, металлическая мисочка или кастрюлька.
Правила безопасной работы. Нельзя нагревать стеклянные банки с раствором на открытом огне. После работы обязательно помойте руки.
Домашний опыт №1 Поверхностное натяжение. В стеклянную банку налейте немного воды. Каплю воды пипеткой нанесите на горизонтальную поверхность, покрытую плотной полиэтиленовой пленкой. Какую форму имеет капля? Энергично перемешайте воду в банке. На поверхности воды должны появиться пузырьки, которые очень быстро исчезают. Почему? Добавьте в воду 1 каплю жидкого мыла. Опять энергично перемешайте. Что наблюдаете на поверхности раствора мыла? Почему? Нанесите каплю этого раствора на полиэтиленовую пленку. Сравните две капли, которые вы наблюдали. Нарисуйте их схематично. Почему капли оказались разные по форме? Что такое поверхностное натяжение? В каком растворе поверхностное натяжение больше? Опишите свои действия, наблюдения и поясните их.
Домашний опыт №2 Адсорбция. В две стеклянные банки налейте примерно по 50 мл и добавьте туда по капле чернил. (Вместо чернил можно взять сок свеклы). Бросьте в одну банку таблетку активированного угля. Энергично перемешайте и дайте постоять 5 минут. Повторите перемешивание и еще раз подождите 5 мин. Аккуратно слейте раствор с осадка активированного угля. Сравните цвет растворов. Какой из растворов имеет более светный оттенок? Почему? Какую роль здесь играет активированный уголь? Опишите свои действия, наблюдения и поясните их.
Домашний опыт №3. Приготовление эмульсии растительного масла.
В стеклянную банку налейте примерно 100 мл воды, добавьте несколько капель растительного масла. На поверхности воды наблюдаете тонкий слой растительного масла. Масло не растворилось в воде и находится на его поверхности. Почему? Закройте банку крышкой и энергично встряхните. Раствор в банке стал мутным, а границу раздела межу маслом и водой уже не видно. Почему? Как можно назвать такую мутную жидкую систему? Как называется такой метод получения коллоидных систем? Какие изменения произойдут в банке через несколько минут? Почему? Опишите свои действия, наблюдения и поясните их.
Домашний опыт №4. Стабилизация коллоидных растворов.
Возьмите банку с гетерогенной системой вода + масло (из 3 опыта) и добавьте туда каплю жидкого мыла. Закройте банку и хорошо встряхните. Раствор в банке опять стал мутным. Происходит ли быстрое разделение эмульсии на две фазы через несколько минут? Почему? Какую роль здесь выполняет мыло? Опишите свои действия, наблюдения и поясните их.
Домашний опыт №5. Получение коллоидного раствора иода.
В стакан с водой добавьте несколько капель спиртового раствора иода. Подождите 5 минут. Направьте через полученный раствор луч света от лазерной указки или фонарика. Что наблюдаете? Почему? Как можно назвать полученную коллоидную систему и почему? Как называется такой способ получения коллоидного раствора? Опишите свои действия, наблюдения и поясните их.