Кафедра физической и коллоидной химии
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
по физической и коллоидной химии
 
| МНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего пРофессионального образования российский государственный аграрный университет – МСха имени К.А. Тимирязева (ФГОУ ВПО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева) |
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
по физической и коллоидной химии
Допущено УМО вузов РФ по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Агрохимия и агропочвоведение», «Агрономия», Садоводство»
Москва 2012
Издательство РГАУ- МСХА имени К.А. Тимирязева
УДК 541.1(075)
ББК [24.5+24.6]я7
Ф48
Лабораторный практикум по физической и коллоидной химии: Учебное пособие / С.Л. Белопухов, Т.В. Шнее, С.Э. Старых, М.Ж. Будажапова, И.Б. Немировская, В.Т. Семко, Т.А. Федорова, М.: ФГБОУ ВПО РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012.-
В учебном пособии изложены основы термохимии, химической кинетики, электрохимии, свойств растворов электролитов и буферных систем, потенциометрического титрования, электрической проводимости и ее использования для анализа растворов, химии коллоидных систем и высокомолекулярных соединений. В пособии для удобства студентов представлены правила работы в лабораторном практикуме, словарь основных терминов.
Допущено УМО вузов РФ по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Агрохимия и агропочвоведение», «Агрономия», Садоводство»
Рецензенты: зав. кафедрой органической химии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, доктор химических наук, профессор Н.М. Пржевальский; ведущий научный сотрудник кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, доктор химических наук, профессор А.В. Гусаков.
ISBN
© Коллектив авторов
© ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени
К.А. Тимирязева
© Издательство РГАУ- МСХА имени
К.А. Тимирязева
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ТЕРМОХИМИЯ. ЗАКОН ГЕССА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ КОРМОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТРОПИИ РЕАКЦИИ 5
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ В РАСТВОРЕ МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИХ СИЛ 21
3. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ БУФЕРНЫХ И НЕБУФЕРНЫХ СИСТЕМ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ РАСТВОРА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ 36
4. Потенциометрическое титрование 49
5. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 56
6. КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ 73
7. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И АДСОРБЦИЯ 80
8. ИОННЫЙ ОБМЕН. ИОНИТЫ 101
10. КРИОСКОПИЯ. ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАМЕРЗАНИЯ РАСТВОРОВ 110
10. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В РАСТВОРАХ 121
11. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ, ИХ ОБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА 168
12. КОАГУЛЯЦИЯ ЛИОФОБНЫХ И ЛИОФИЛЬНЫХ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ 182
13. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ 192
14. РАСТВОРЫ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЭТ ГИДРОФИЛЬНОГО ЗОЛЯ ВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 198
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ 212
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ 226
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 227
ПРИЛОЖЕНИЕ 228
1. ТЕРМОХИМИЯ. ЗАКОН ГЕССА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ КОРМОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТРОПИИ РЕАКЦИИ
Область науки, изучающая отношение между теплотой и работой, получила название термодинамики. Термодинамика изучает законы превращения энергии, законы перехода одного вида энергии в другой. Превращения энергии подчиняются первому, второму и третьему началам (законам) термодинамики. Причем, если первое начало формирует законы взаимного перехода, то второе и третье определяет направленность превращения энергии.
Первое начало термодинамики представляет собой всеобщий закон природы – закон сохранения энергии, открытый М.В. Ломоносовым в 1758 году. Затем он нашел свое развитие в трудах таких ученых как Г.И. Гесс, Д. Джоуль, Р. Майер, Г. Гельмгольц. Наиболее общей формулировкой закона сохранения энергии является следующая:
Общая сумма энергии материальной системы остается постоянной независимо от изменений, происходящих в ней.
Математически этот закон выражается уравнением:
å Е = const,
где Е – энергия, å – сумма, const – сокращенное constant – постоянный, неизменный.
Из этого закона следует, что энергия данной системы не исчезает и не появляется вновь, а только переходит из одной формы в другую в строго эквивалентных количествах. Это и есть современная формулировка первого закона термодинамики.
Первое начало термодинамики устанавливает связь между количеством энергии, полученной или выделенной системой в каком-либо процессе в виде теплоты Q, количеством произведенной или полученной работы W и изменением внутренней энергии системы DU:
D U = W ± Q
Внутренняя энергия (U) является полной энергией системы и представляет собой сумму потенциальной и кинетической энергий всех составляющих частей системы (молекул, атомов, ионов и пр.) за исключением потенциальной и кинетической энергии самой системы, как материального тела. Данное уравнение является математическим выражением первого начала термодинамики.
Энергию системы в виде абсолютной величины нельзя определить. На практике проводят измерение величины изменения энергии.
Работа, которая выполняется системой, может быть:
механической (например, по изменению внешнего объема),
электрической (зарядка аккумулятора), или
химической (синтез полипептида из аминокислот).
Энергия, теплота и работа измеряются в одних единицах.