Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)

Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Особенности планирования карьеры в условиях управления японскими фирмами.

Негативы: сопряжены с тем, что гарантии занятости не носят официальный характер а моральный, не фиксируются ни в каких документах. В условиях ухудшения финансового состояния нет никаких гарантий, что кто-то не будет уволен; консерватизм – ориентация на стаж, а не на компетентность.

Типовая схема служебной карьеры японской компании

1. Поступление на работу 20-25 лет. Оценка и проверка тех знаний, которые получим. Ориентация на дела компаний. Включает: квалификационный экзамен; программа адаптации работника в условиях фирмы и ориентация его в делах фирмы, дополнительные испытания (анализ результатов работы, наблюдение за ходом выполнения работ).

2. Зачисление на постоянную работу. 26-35 лет. Ротация проводится по плану. Стажировка у лучших руководителей и специалистов. Внутренние, иногда зарубежные стажировки. Наставничество через повышение сложности заданий. Повышение квалификации на теоретическом уровне. Оценка систематическая.

3. Должностное и профессиональное продвижение 36-65 лет. Анализируется выбор карьеры руководителя или специалиста.

Д исциплина «Физическая и коллоидная химия» в учебном плане находится в математическом и естественно-научном цикле Б2.Б7 в базовой части и является одной из дисциплин, формирующих знания и навыки, характерные для бакалавра по направлению подготовки «Технология продукции и организация общественного питания»

Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин:

· аналитическая химия, биохимия, пищевая химия (математический и естественно-научный цикл, базовая часть, Б.2);

· экология пищевых производств (математический и естественно-научный цикл, вариативная часть, Б.2);

· технология продукции общественного питания (профессиональный цикл, вариативная часть, Б.3);

· безопасность продовольственного сырья (профессиональный цикл, вариативная часть, Б.3);

· безопасность продовольственного сырья (профессиональный цикл вариативная часть, по выбору Б.3).

В результате изучения дисциплины студент должен обладать:

общекультурными компетенциями:

*обладать способностью к обобщению, анализу и восприятию информации (ОК-1).

*обладать способностью к саморазвитию (ОК-6);

· стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, приобретать новые знания в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7);

профессиональными компетенциями:

· быть способным и готовым использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирование, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

· использовать знания современной физической картины мира, пространственно-временные закономерности, строение вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ПК-2);

· использовать технические средства для измерения основных параметров технологических процессов, свойств сырья и полуфабрикатов и качество готовой продукции, организовать и осуществлять технологический процесс производства продукции питания (ПК-7);

· устанавливать и определять приоритеты в сфере производства продукции питания, быть готовым обосновать принятие конкретного технического решения при разработке новых технологических процессов производства продукции питания; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения (ПК-10);

· проводить исследования по заданной методике и анализировать результаты эксперимента (ПК-30);

· измерять и составлять описание проводимых экспериментов, подготавливать данные для составления обзоров, отчетов и научных публикаций; владеет статистическими методами и средствами обработки экспериментальных данных проведенных исследований (ПК-32).

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

· предмет, цели и задачи «Физическая и коллоидная химия»;

· основные виды термодинамических систем;

· условия применимости катализа и ингибирования реакций;

· электрохимические процессы;\

· методы изучения дисперсных систем;

· основные явления, связанные с границей раздела фаз, адсорбцию, смачивание, адгезию и когезию;

· основные закономерности поверхностных явлений;

· электрокинетические и молекулярно-кинетические явления,

· устойчивость и нарушение агрегативной и седиментационной устойчивости;

· оптические явления в растворах и дисперсных системах;

· свойства растворов высокомолекулярных соединений природного происхождения, включая белковые препараты и биологически-активные вещества;

· основные правила охраны труда и техники безопасности при работе в химической лаборатории.

Уметь:

*рассчитывать тепловые эффекты химических реакций и пищевую ценность продуктов;

* ускорять и замедлять протекание химических реакций;

* смещать химическое равновесие;

*количественно оценивать дисперсные системы;

* рассчитывать удельную поверхность дисперсных систем;

* рассчитывать электрические характеристики поверхности;

* оценивать дисперсный состав;

* проводить простейший учебно-исследовательский эксперимент на основе владения основными приемами техники работ в лаборатории;

* производить оценку погрешности результатов физико-химического эксперимента;

* оформлять результаты экспериментальных и теоретических работ, формулировать выводы.

Владеть:

*методикой термодинамических расчетов;

*методикой анализа веществ и продуктов питания различными методами;

* методикой определения поверхностного натяжения растворов;

* методами расчета адсорбции, экспериментального определения размеров частиц дисперсных систем;

* методами определения порога коагуляции, критической концентрации мицеллобразования в растворах ПАВ, включая растворы белков и биологически- активных веществ (БАВ);

* ­методами вычисления и определение константы скорости набухания ВМС;

* основными приемами проведения физико-химических измерений.

Планируемые уровни сформированности (освоения) компентенций у студентов

№№пп	Уровни сформированности компетенций	Содержательное описание уровня	Основные количественные признаки уровня
	Пороговый уровень (как обязательный для всех студентов	Компентентен	Освоил содержание компетенции на80% и более
	Повышенный уровень (относительно порогового уровня) по одному основному признаку	Высококомпентентен	Освоил содержание компентенций на 90% и более

4.Структура и содержание дисциплины (модуля)

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы 144 часа

№№ пп	Раздел дисциплины	семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемксть (в часах)       лек лаб пр срс	Форма контроля успеваемости (по неделям семестра)   Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
	Основы химической термодинамики и растворы		1...6			_			Модульная контрольная _________________ Экзамен
	Термодинамика поверхностных явлений		7...9			_			Модульная контрольная _________________ Экзамен
	Кинетика химических реакций и катализ		9...12			_			Модульная контрольная _________________ Экзамен
	Дисперсные системы, их классы, природа и свойства.		13...18			_			Модульная контрольная _________________ Экзамен, КСР (реферат)
	Итого					-			Экзамен. КСР -1

Раздел 1. Основы химической термодинамики и растворы

П редмет и методы термодинамики: Основные понятия и определения. Системы изолированные, закрытые и открытые. Состояние системы. Функции состояния. Процессы изобарные, изотермические, изохорные, адиабатические. Внутренняя энергия системы. Работа. Теплота.

Первое начало термодинамики: математическое выражение закона. Энтальпия. Закон Гесса и следствия из него. Термохимия. Термохимические уравнения. Стандартные теплоты образования,сгорания, растворения веществ. Расчет стандартной теплоты химической реакции по стандартным теплотам образования и сгорания веществ. Энтальпийные диаграммы. Зависимость теплоты процесса от температуры, уравнение Кирхгофа.

Второе начало термодинамики: обратимые и необратимые процессы. Максимальная работа процесса. Полезная работа. Энтропия — функция состояния системы. Изменение энтропии. Третье начало термодинамики. Термодинамические потенциалы. Энергия Гиббса и Гельмгольца, связь между ними. Изменение энергии Гельмгольца и Гиббса в самопроизвольных процессах, направление химических реакций. Химический потенциал.

Термодинамика химического равновесия. Термодинамическое обоснование закона действующих масс для гомогенного и гетерогенного химического равновесия. Константа химического равновесия и способы его выражения. Уравнение изобары и изохоры химической реакции. Смещение химического равновесия и принципы Ле-Шателье. Расчет константы химического равновесия.

Термодинамика фазовых равновесий. Понятие гомогенной, гетерогенной системы, фаза, компоненты. Фазовые превращения. Правило \фаз Гиббса. Прогнозирование фазовых переходов при изменении условий. Равновесие в однокомпанентных системах. Диаграммы состояния (вода). Уравнение Клайперона- Клаузиуса. Двухкомпанентные (бинарные) системы. Диаграммы плавкости бинарных систем.Термический анализ. Идеальные, реальные растворы. Типы диаграмм '”состав-давление пара», «состав -температура кипения »/ Азеотропы. Первый и второй законы Коновалова. Дробная и непрерывная перегонка (ректификация). Растворимость жидкостей в жидкостях. Верхняя и нижняя критические температуры растворения. Взаиморастворимые жидкости. Теоретические основы перегонки. Трехкомпанентные системы. Закон Нернста распределения веществ между двумя несмешивающимися жидкостями. Коэффициент распределения. Экстракция.

Термодинамика разбавленных растворов. Законы Рауля: относительное понижение давление пара, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения и осмотическое давление разбавленных растворов нелетучих неэлектролитов. Криоскопическая и эбулиоскопическая константы и их связь с теплотой кипения и плавления растворителя. Осмотические свойства электролитов. Изотонический коэффициент. Криометрический, эбулиометрический методы определения молярных масс и изотонического коэффициента.

Сильные электролиты и их свойства. Теория растворов сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Понятие об ионной атмосфере. Активность ионов и ее связь с концентрацией. Коэффициент активности и зависимость его величины от общей концентрации электролитов в растворе. Ионная сила раствора. Правило ионной силы. Зависимость коэффициента активности от ионной силы раствора. Буферные системы: кислотно-основные, концентрационные, окислительно-восстановительные и их действия. Ацетатный, фосфатный, аммиачный, карбонатный буферы. Буферная емкость и влияющие на нее факторы. Значение буферных систем для пищевых производств.

Электрохимия. Проводники второго рода. Удельная, эквивалентная и молярная электропроводности, их изменение с разведением раствора. Молярная электропроводность при бесконечном разбавлении. Закон Кольрауша. Скорость движения и подвижность ионов. Кондуктометрия. Потенциометрия. Применение этих методов в пищевых производствах. Электродные потенциалы, механизм их возникновения. Уравнение Нернста. Электрохимичекий потенциал. Стандартные электродные потенциалы. Классификация электродов. Стандартный водородный электрод. Измерение электродных потенциалов. Концентрационные гальванические элементы, химические источники тока. Стеклянный, серебрянный, окислительно-восстановительный, ионноселективный электроды, их назначение.

Раздел 2. Термодинамика поверхностных явлений.

Термодинамика поверхностного слоя. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Методы определения поверхностного натяжения. Зависимость поверхностного натяжения от температуры. Связь поверхностно энергии и энтальпии. Краевой угол смачивания. Термодинамические условия смачивания и растекания. Флотация. Гидрофильность и гидрофобность поверхности твердых тел. Адгезия, когезия.

Молекулярная адсорбция. Избыточная адсорбция Гиббса. Уравнение изотермы адсорбции. Измерение адсорбции на границе раздела твердое тело-газ и твердое тело-жидкость. Факторы, влияющие на адсорбцию газов и растворенных веществ. Мономолекулярная адсорбция, теория Лэнгмюра, уравнения изотермы адсорбции. Полимолекулярная адсорбция. Уравнение Фрейндлиха. Многослойная адсорбция. Теория БЭТ. Адсорбенты. Капиллярная конденсация. Кинетика адсорбции. Факторы, влияющие на адсорбцию. Адсорбция на границе раздела газ-жидкость, абсорбция, хемосорбция.

Ионная адсорбция (ионный обмен). Адсорбция электролитов, избирательность адсорбции ионов. Правило Панета-Фаянса. Иониты, их классификация. Обменная емкость. Применение ионитов в пищевых производствах. Хроматография, ее классификация, применение этих методов в пищевой промышленности.

Поверхностно — активные (ПАВ) и поверхностно — неактивные вещества. Изотерма поверхностного натяжения ПАВ. Уравнение Шишловского. Поверхностная активность. Правило Дюкло — Траубе. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Адсорбция ПАВ на поверхности несмешивающих жидкостей. Адсорбция ПАВ из растворов на поверхности твердых тел.

Раздел 3. Кинетика химических реакций и катализ.

Кинетика. Предмет и методы химической кинетики. Основные понятия. Реакции простые (одностадийные) и сложные (многостадийные), гомогенные и гетерогенные. Скорость гомогенных химических реакций и методы ее измерения. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Закон действующих масс для скорости реакции. Молекулярность и порядок реакции. Уравнение кинетики необратимых реакций нулевого, первого, второго порядка. Период полупревращений. Методы определения порядка реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент скорости реакции. Теория активных бинарных соударений. Энергия активации. Связь между скоростью реакции и энергией активации. Ускоренные методы определения сроков годности пищевых продуктов. Сложные реакции: обратимые, параллельные, последовательные, сопряженные. Цепные реакции, отдельные стадии цепных реакций, не разветвленные, разветвленные цепные реакции. Фотохимические реакции. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход реакции.

Каталитические процессы. Положительный и отрицательный катализ. Теории катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Особенности гетерогенного катализа. Механизм действия катализатора. Энергия активации каталитических реакций. Кислотно — основной катализ. Металлокомплексный катализ. Ферментативный катализ. Торможение химических реакций. Механизм действия ингибиторов.

Раздел 4. Дисперсные системы, их классы, природа и свойства.

Введение: значение коллоидной химии в развитии пищевой промышленности.

Коллоидное состояние веществ. Структура дисперсных систем, дисперсная фаза, дисперсная среда. Количественные характеристики дисперсности. Классификация дисперсных систем. Понятие о лиофильных и лиофобных дисперсных системах. Особенности коллоидного состояния (наносостояния) вещества. Универсальность дисперсного состояния вещества, определяющих роль поверхностных явлений в коллоидной химии. Методы получения и очистки коллоидных растворов: диализ, электродиализ, ультрафильтрация.

Свойства дисперсных систем:

1)Электроповерхностные явления в дисперсных системах.

Природа электрических явлений в дисперсных системах. Механизм возникновения электрического заряда на границе раздела двух фаз. Строение двойного электрического слоя. Мицелла, строение мицеллы гидрофобного золя. Заряд и электрокинетический потенциал коллоидной частицы. Влияние электролитов на электрокинетический потенциал. Явление перезарядки коллоидных частиц.

2) Электрокинетические явления. Электрофорез. Связь электрофоретической скорости коллоидных частиц с их электрокинетическим потенциалом (уравнение Гельмгольца — Смолуховского). Электрофоретическая подвижность. Электрофоретические методы исследования в пищевых производствах. Электроосмос. Электроосмотический метод измерения электрокинетических потенциалов. Практическое применение электроосмоса.

3) Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Броуновское движение (уравнение Эйнштейна), диффузия (уравнение Фика), осмотическое давление. Их взаимосвязь. Седиментация. Седиментационная устойчивость и седиментационное равновесие. Центрифуга и ее применение для исследования коллоидных систем.

4) Оптические свойства коллоидных систем. Рассеивание и поглощение света. Уравнение Рэлея. Ультрамикроскопия и электронная микроскопия коллоидных систем. Определение формы, размеров и массы коллоидных частиц.

5)Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Седиментационная и агрегативная устойчивость коллоидных систем. Агрегация и седиментация частиц дисперсной фазы. Факторы устойчивости. Коагуляция и факторы, вызывающие ее. Медленная и быстрая коагуляция. Порог коагуляции, его определение. Правило Шульце-Гарди. Чередование зон коагуляции. Коагуляция золей смесями электролитов. Правило аддитивности, антагонизм и синергизм ионов. Коллоидная защита. Гетерокоагуляция. Пептизация.Теория коагуляции Дерягина — Ландау.

Использование ПАВ для управления свойствами дисперсных систем.

6) Гелеобразование (желатирование) коллоидных систем. Реология структурированных дисперсных систем.

Разные классы коллоидных систем:

1)Аэрозоли и их свойства. Получение, молекулярно-кинетические свойства. Электрические свойства. Агрегативная устойчивость и факторы, ее определяющие. Разрушение аэрозолей. Применение аэрозолей в пищевой промышленности.

2) Порошки и их свойства. Слеживаемость, гранулирование и распыляемость порошков. Применение порошков в пищевой промышленности

3) Суспензии и их свойства. Получение. Агрегативная устойчивость и определяющие ее факторы. Флокуляция. Седименционный анализ суспензий. Твердые пены. Пасты. Использование их в пищевых производствах.

4) Эмульсии, жидкие пены, их свойства. Получение. Типы эмульсий. Эмульгаторы, диспергаторы и механизм их действия. Обращение фаз. Эмульсии. Устойчивость эмульсий и пен и ее нарушение. Факторы устойчивости эмульсий и жидких пен. Коалесценция. Свойства концетрированных и высококонцентрированных эмульсий. Применение пен иэмульсий в пищевых производствах.

5) Коллоидные системы, образованные поверхностно-активными веществами (ПАВ). Растворы мыл, детергентов, таннидов, красителей. Мицеллярные коллоидные системы. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования, методы ее определения. Липосомы и везикулы. Мицелярные и липосомальные коллоидные системы в пищевых производствах.

Солюбилизация и микроэмульсия, их использование в пищевых производствах.

6) Высокомолекулярные соединения (ВМС) и их растворы. Молекулярные коллоидные системы. Методы получения ВМС. Классификация ВМС, гибкость цепи полимеров. Внутреннее вращенье звеньев в макромолекулах ВМС. Кристаллическое и аморфное состояние ВМС.

Свойства ВМС:

а) Набухание и растворение. Механизм набухания. Термодинамика набухания и растворение ВМС. Влияние различных факторов на степень набухания. Лиотропные ряды ионов.

б) Вязкость растворов ВМС. Отклонение свойств растворов ВМС от законов Ньютона и Пуазейля. Уравнение Бингама. Причины аномальной вязкости растворов полимеров. Методы измерения вязкости растворов ВМС. Удельная, приведенная и характеристическая вязкости. Уравнение Штаундигера и его модификация. Определение молекулярной массы полимера вискозиметрическим методом.

7) Полимерные неэлектролиты и полиэлектролиты. Полиамфолиты. Изоэлектрическая точка полиамфорлитов и методы ее определение.

Дата добавления: 2014-01-06