физико-химические свойства и методы контроля качества

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ГОУ ВПО «АмГУ»)
Инженерно-физический факультет
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ
КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
Составитель: В.И. Митрофанова
Благовещенск, 2007
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
инженерно-физического факультета
Амурского государственного
университета
Митрофанова В.И.
Учебно-методический
комплекс
по
дисциплине
«Физико-
химические свойства и методы контроля качества». – Благовещенск:
Амурский гос. университет, 2007.
Учебно-методический
комплекс
составлен
в
соответствии
с
Государственным стандартом для студентов очной и заочной форм обучения
специальности 08.04.01 «Товароведение и экспертиза товаров (по областям
применения)».
Комплекс включает цели и задачи дисциплины; план-конспект лекций;
содержание
лабораторно-практических
занятий; задания для контроля
изученного материала; вопросы для самостоятельной работы; темы курсовых
работ и методические указания по их выполнению; вопросы для итоговой
оценки знаний; контрольные задания для проверки
список рекомендуемой литературы.
© Амурский государственный университет, 2007
2
остаточных знаний;
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………
1. Цели и задачи дисциплины………………………………………………..
2. Трудоемкость дисциплины………………………………………………..
3. Физико-химические свойства и методы контроля качества…………….
3.1. Учебно-методические карты …………………………………………
3.2. Содержание теоретического материала……………………………...
3.3. План-конспект лекций………………………………………………...
3.4. Лабораторный практикум……………………………………………..
3.5. Промежуточный контроль…………………………………………….
4. Самостоятельная работа……………………………………………………
4.1. Темы теоретического материала для самостоятельного освоения…
4.2. Темы для повторения ранее изученного учебного материала………
4.3. Подготовка, выполнение, оформление и примерные темы курсовых
работ. Критерии оценки курсовых работ………………………………….
5. Вопросы для подготовки к зачету. Критерии оценки знаний……………
6. Рекомендуемая литература…………………………………………………
7. Контроль остаточных знаний………………………………………………
3
ВВЕДЕНИЕ
Учебно-методический
комплекс
по
курсу
«Физико-химические
свойства и методы контроля качества» написан в соответствии с
требованиями
государственного
образовательного
стандарта
высшего
профессионального образования для специальности 080401 «Товароведение
и экспертиза товаров» и
является
неотъемлемой частью дисциплины
«Товароведение».
Качество
товаров
определяется
совокупностью
характеристик,
способностью удовлетворять потребности человека в его жизнедеятельности
при обычных условиях их использования.
Качество характеризуется показателями качества – количественной
характеристикой одного или нескольких свойств продукции.
При оценке показателей качества наряду с органолептическим
анализом большое значение имеют измерительные (инструментальные)
методы анализа.
Эти методы позволяют определить химический состав, практическую
ценность, физико-химические показатели качества, показатели безопасности
материалов и изделий.
В зависимости от того, какие свойства используют или какие процессы
лежат в основе, измерительные методы классифицируют на биологические,
микробиологические,
физиологические,
товароведно-технологические,
химические, физические и физико-химические. Физические и физикохимические часто называют измерительными (инструментальными), так как
они обычно требуют применения специальных измерительных приборов.
В
современных
рационального
условиях
использования,
проблемы
повышения
определения
практической
качества,
ценности
и
конкурентоспособности непродовольственных товаров, а также проблема их
безопасности для здоровья человека решаются на основе глубокого
4
исследования их состава, физико-химических и реологических свойств с
использованием современных методов анализа. Комплексное исследование
материалов и изделий на основе использования инструментальных методов
исследования позволяет глубоко изучить структуру веществ, входящих в
состав каждого исследуемого товара, и сделать объективную оценку его
свойства, состава и безвредности.
При проведении экспертизы, сертификационных испытаний наиболее
широко
применяются
хроматографические
методы
в
различных
модификациях – от наиболее простых (хроматография бумажная и
тонкослойная) до наиболее сложных автоматизированных (газовая
и
высокоэффективная хроматография).
Большое значение и широкая область применения и перспективы
использования оптических методов и атомно-абсорбционного анализа,
позволяющих с большой точностью определять количество макро- и
микроэлементов, в том числе токсичных, а также концентрацию других
веществ, обуславливающих потребительские свойства товаров.
Потребительские свойства ряда непродовольственных товаров тесно
связаны с их консистенцией, обусловленной структурно-механическими
свойствами, прочностью, упругостью, пластичностью, вязкостью и др. Для
многих
товаров
(топливо,
растворители,
парфюмерно-косметические,
бытовая химия, материалы и изделия, изготовленные из ВМС и мн. др.) эти
свойства являются решающими при оценке их потребительских свойств.
Особое значение имеют реологические методы при исследовании сырья,
материалов,
полуфабрикатов,
готовых
технологической обработки.
5
изделий
в
процессе
их
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью
преподавания
данной
приобретение
теоретических
необходимых
товароведу-эксперту
студентами
методик
и
учебной
практических
в
дисциплины
знаний
практической
проведения
является
и
навыков,
работе,
освоение
физико-химических
анализов,
контролирующих качество материалов и изделий и соответствия их
государственным стандартам.
В процессе освоения
данного курса перед студентами ставятся
разнообразные задачи:
- изучение общих теоретических основ физико-химических свойств
материалов и изделий, физических основ оптических, реологических,
хроматографических, электрохимических
методов исследования, а также
устройство и принципы действия используемых приборов;
- освоение общих навыков научного подхода к изучению и оценке
качества непродовольственных товаров.
В данном курсе студенты рассматривают широкий круг общих физикохимических свойств и основы теории контроля потребительских свойств
товаров, осваивают физические, химические и физико-химические методы
исследования и т.д.
Показателем освоения теоретических и практических основ изучаемого
курса кроме зачета, является выполнение
и публичная защита курсовой
работы по исследованию качества образцов из выбранной группы товара на
соответствие нормативам государственных стандартов.
Преподавание дисциплины «Физико-химические свойства и методы
контроля качества» базируется на ранее изученных курсах образовательного
стандарта: «Неорганическая и аналитическая химия», «Органическая химия»,
«Физическая и коллоидная химия», «Товароведение и экспертиза», «Физика»
и др.
6
Основные умения и навыки, приобретаемые студентами
при изучении курса:
1. Освоение системы знаний о физико-химических свойствах веществ и
потребительских свойствах товаров.
2. Овладение основами теории контроля физико-химических свойств
потребительских товаров.
3. Приобретение практических навыков применения современных
методов анализа и возможности использования их для контроля качества
товаров.
4.Приобретение
теоретических
и
практических
навыков
по
самостоятельному проведению химического, физико-химического анализа
товаров и соответствия их качества ГОСТам.
5. Умение работать с учебной и научной литературой, справочниками,
нормативными актами и законами, периодической печатью, приобретение
навыков кропотливой исследовательской работы.
6. Приобретение знаний и пониманий сущности физико-химических
процессов, происходящих в природе, на производстве и рационально
применять свои знания в решении научных, технологических и других
проблем.
7
2. ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел
Курс
дисциплины
1.Физико3
химические
константы
для определения
качества
товара.
Семестр
5
Лекции Лаб.раб. Сам.раб.
(час)
(час)
(час)
8
12
22
Всего Форма
(час) отчетн.
42
Зачет
2. Факторы
и свойства,
формирующие качество НПТ.
11
10
10
31
Зачет
3.Физикохимические
методы определения
качества
НПТ.
17
14
16
47
Зачет
30
30
Защита
78
150
4. Подготовка, выполнение,
оформление
и
защита
курсовой
работы
Итого
3
6
36
36
8
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА
3.1. Учебно-методические карты
ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС, САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА*
И ИХ ОБЪЕМ В ЧАСАХ
Номер
темы
1
Тема 1
Тема 2
Тема 3
Тема 4
Тема 5
Тема 6
Тема 7
Тема 8
Разделы курса
Лекции
2
Введение. Понятие и показатели качества
товара
Раздел I
Физико-химические константы для
определения качества товара
Вязкость
Плавление и температура плавления
Кипение
и
температура
кипения.
Плотность вещества
Раздел II
Факторы и свойства, формирующие
качество непродовольственных товаров
НПТ)
1. Физико-механические факторы и
свойства НПТ
Механические и термические свойства
материалов и изделий (МиИ)
Электрические и спектральные свойства
МиИ
Акустические
свойства
МиИ.
Органолептические свойства
2. Химические факторы и свойства
3. Понятие о химической технологии и
модификации физико-химических свойств
(ФХС) при различных технологических
процессах
Химические свойства
и модификации
ФХС при различных технологических
процессах
Раздел III
Физико-химические методы определения
качества непродовольственных товаров
3
2
9
Самост.
работа
4
2
10
2
2
2
10
2
2
2
6
2
4
16
Тема 9
Тема 10
Тема 11
Тема 12
Тема 13
Тема 14
Тема 15
Общая классификация методов анализа
непродовольственных товаров (НПТ).
Методы и приборы для измерения
структурно-механических свойств НПТ.
Хроматографические методы контроля
качества НПТ
Спектроскопические методы анализа
Общие положения и теоретические основы
оптических методов анализа
Фотоэлектроколориметрия и др. методы
Рефрактометрия
Радиометрические методы контроля
качества НПТ
Электрохимические методы анализа
Потенциометрия, рН-метрия
Подготовка, выполнение, оформление и
защита курсовой работы
Итого по лекционному курсу
4
4
3
2
2
2
3
30
36
78
ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ КУРС, САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА*
И ИХ ОБЪЕМ В ЧАСАХ
Номер
работы
Название темы
Объем
(час)
1
2
3
Самостояте
льная
работа
(час)
4
Работа 1-2
Приготовление растворов заданной
концентрации
Получение и изучение свойств взвесей и
эмульсий
Определение относительной плотности
вещества
Определение вязкости капиллярным
вискозиметром
Определение температуры кипения и
температуры плавления вещества
Определение показателей качества
бумаги, кожи и стекла
Определение показателей качества мыла
и СМС
Контрольная работа по теме
4
5
2
5
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
Работа 3
Работа 4
Работа 5
Работа 6
Работа 7
Работа 8
Работа 9
10
«Факторы, формирующие качество
товаров и физико-химические
свойства товаров»
4
Работа 10- Контрольное практическое занятие.
Определение показателей качества
11
товаров физико-химическими методами
анализа (классическими) по ГОСТ
2
Работа 12 Хроматографические методы анализа.
Одномерная бумажная хроматография
2
Работа 13 Хроматографические методы анализа.
Ионообменная колоночная
хроматография
2
Работа 14 Фотоэлектроколориметрия (ФЭК) –
определение концентрации вещества
2
Работа 15 Рефрактометрия. Определение
показателя преломления
2
Работа 16 Потенциометрия – рН–метрия растворов
солей
4
Работа 17- Контрольное практическое занятие.
Определение показателей качества
18
товаров физико-химическими методами
анализа по ГОСТ (инструментальными)
Подготовка, выполнение, оформление и
защита курсовой работы
Во
Итоговая к.р. по теме «Физиковнеауд.
химические методы анализа
время
(инструментальные)»
36
Итого по лабораторному практикуму и
самостоятельной работе
* Количество часов самостоятельной работы по лекционному и
лабораторно-практическому курсам совмещено
3
3
3
3
3
3
3
30
4
78
3.2. Содержание теоретического материала
Тема 1. Введение
Задачи, стоящие при освоении курса «Физико-химические свойства и
методы контроля качества». Понятие качества товара, потребительские
свойства и показатели качества товаров. Классификация веществ и чистота
вещества. Химический состав и молекулярное строение.
11
I Раздел. Физико-химические константы для определения качества
товара
Тема 2. Вязкость
Понятие вязкости. Ламинарное и турбулентное течение. Касательное
напряжение,
скорость
деформации.
вязкость.
Текучесть.
Вязкость
Вязкость
разбавленных
Динамическая
газов,
суспензий
и
кинематическая
низкомолекулярных
и
эмульсий.
Вязкость
жидкостей.
растворов
полимеров. Характеристическая вязкость. Методы измерения вязкости.
Реология.
Тема 3. Плавление и температура плавления
Плавление. Температура плавления. Теплота плавления. Зависимость
теплоты плавления от давления и др. факторов. Температура плавления
чистых
кристаллических
кристаллической
решетки.
веществ,
зависимость
Особенности
плавления
плавления
от
типа
кристаллических
полимеров. Плавление неорганических и органических веществ.
Тема 4. Кипение и температура кипения. Плотность
Кипение. Испарение. Температура кипения. Зависимость Ткип. от
давления.
Объемное
Парообразование,
и
поверхностное
насыщенный
пар
и
кипение.
давление
Упругость
паров.
насыщенного
пара.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры.
Плотность. Плотность для однородного и неоднородного вещества.
Относительная плотность. Плотность для сыпучих и пористых веществ.
Влияние температуры и давления на плотность вещества. Плотность разных
веществ и материалов. Денсиметрия. Методы измерения относительной
плотности.
12
II Раздел. Факторы и свойства, формирующие качество товаров
Микро- и макроуровни описания физико-химических свойств
потребительских товаров
Тема 5. Механические и термические свойства материалов изделий
(МиИ)
Масса материалов и изделий. Механические свойства: прочность,
упругость, деформация. Виды деформации. Обратимые и необратимые
(пластические),
упругие
и
эластичные
деформации.
Пластическая
деформация. Предел упругости. Зависимость прочности от температуры.
Прочность твердых тел. Предел прочности. Твердость.
Разрушение тел. Хрупкость. Эластичность. Высокоэластичное состояние.
Термические свойства: теплоемкость, теплопроводность (коэффициент
теплопроводности),
теплозащитная
термическое
способность,
расширение,
огнестойкость
и
термическая
стойкость,
изменение
агрегатного
состояния.
Тема 6. Электрические и спектральные свойства материалов и
изделий (МиИ)
Оптические свойства и показатели: цвет, блеск, прозрачность,
матовость,
преломляемость
света.
Взаимодействие
электромагнитного
излучения с веществом. Природа излучательной энергии. Спектральные
области. Цвета видимого излучения. Цветовой тон, яркость и светлота,
насыщенность
цвета.
Непросвечивающие
и
просвечивающие
тела.
Ахроматические и хроматические цвета. Теплые и холодные цвета. Оценка
цвета. Зависимость цвета от фона. Количественная и качественная
характеристика ахроматического цвета.
Электрические
свойства.
Проводники,
полупроводники,
изоляторы
(диэлектрики). Электропроводность, удельное электрическое сопротивление,
диэлектрическая проницаемость.
13
Тема 7. Акустические свойства МиИ. Органолептические свойства
Акустические
свойства
материалов
и
изделий.
Физические
и
психофизические показатели звука. Спектр звука. Величины уровня шума.
Сила и высота звука, скорость звука. Высота тона звука. Тоны.
Органолептические
структура.
Отделка
свойства.
тканей,
Вкус,
трикотажных
запах,
цвет,
изделий,
консистенция,
колористическое
оформление. Внутренняя и внешняя отделка обуви. Внешний вид изделий.
Тема 8. Химические свойства и модификации ФХС при различных
технологических процессах
Зависимость
свойств
материалов
от
их
элементного
состава,
соотношение сложных веществ. Роль функциональных групп. Строение
сырья и материалов. Особенности структуры полимеров.
Химические свойства материалов: водо-, кислото- и щелочестойкость;
отношение к действию окислителей, восстановителей, растворителей; к
действию светопогоды.
Понятие о химической технологии. Техноэкономические показатели.
Группы отраслей. Сырье (минеральное и органическое). Топливо как сырье.
Важнейшие виды промышленной продукции (удобрения, строительные
материалы, красители, СМС, материалы на основе ВМС и др.). Важнейшие
физико-химические
свойства,
сопровождающиеся
физическими
и
химическими явлениями в различных условиях среды: газо-, водо-, паро-,
воздухо- и пылепроницаемость. Износ изделий, равномерность.
Основы теории контроля физико-химических свойств потребительских
товаров.
14
III Раздел. Физико-химические методы
качества
контроля
товаров
Общая классификация методов анализа
непродовольственных товаров (НПТ)
Тема 9. Общая классификация методов анализа непродовольственных
товаров (НПТ). Методы и приборы для измерения структурномеханических свойств НПТ
Значение физических и физико-химических методов анализа в
современной науке, промышленности и технике.
Общая классификация методов анализа. Химические (классические)
методы
анализа.
измерительные)
Физико-химические
методы
анализа.
(инструментальные
Физические
методы
или
анализа.
Комбинированные методы анализа.
Методы и приборы для измерения структурно-механических
свойств НПТ.
Определение сдвиговых характеристик (ротационные, капиллярные
вискозиметры, пенетрометры, приборы с плоскопараллельным смещением
пластин, приборы для определения объемных свойств, приборы для
определения
поверхностных
свойств).
Определение
показателей
механических свойств при растяжении. Разрывные машины. Разрушающее
напряжение. Нагрузка при разрыве. Удлинение при разрыве. Определение
ударной вязкости. Определение твердости.
Тема 10. Хроматографические методы контроля качества НПТ
Адсорбция вещества – основа хроматографии. Классификация методов
хроматографии: по агрегатному состоянию, по механизму разделения, по
форме проведения. Методики проведения хроматографического анализа.
Хроматографический пик и элюационные характеристики. Теоретические
15
представления в хроматографии. Качественный и количественный анализ в
хроматографии. Основные узлы приборов для хроматографического анализа.
Жидкостная хроматография
Ионообменная хроматография: иониты (катиониты и аниониты);
обменная емкость, константа обмена, коэффициент селективности,
коэффициент распределения, сдвиг ионообменного равновесия.
Распределительная хроматография (бумажная, тонкослойная),
особенности метода и методик, условия проведения анализа. Требования к
растворителям.
Адсорбционная хроматография (колоночная). Виды адсорбентов.
Направления применения.
Осадочная (колоночная, бумажная). Условия проведения анализа.
Носитель и осадитель. Направления применения.
Окислительно-восстановительная хроматография.
Газовая хроматография
Адсорбционная и газожидкостная распределительная хроматография.
Общая характеристика методов. Основные узлы газовых хроматографов.
Хроматограммы и их характеристика.
Тема 11. Общие положения и теоретические основы оптических
методов анализа
Электромагнитное излучение и его природа. Спектр электромагнитного
излучения. Строение вещества и происхождение спектров. Строение атома и
происхождение атомных спектров. Строение молекул и происхождение
молекулярных спектров. Молекулярно-спектроскопические методы анализа.
Наблюдение и регистрация спектроскопических сигналов. Приемники
излучения.
16
Законы светопоглощения. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Отклонения от
закона Бугера-Ламберта-Бера.
Тема 12.
Молекулярная спектроскопия (абсорбционная
спектроскопия).
Фотоэлектроколориметрия (ФЭК)
Теоретические основы фотоэлектроколориметрии. Особенности абсорбционного прибора для измерения оптической плотности. Однолучевые и
двухлучевые фотоэлектроколориметры, приборы последнего поколения:
принципиальные схемы приборов и особенности методики работы на них.
Приготовление стандартных и исследуемых растворов. Построение градуировочного графика. Направления применения ФЭК исследований.
Люминесцентные методы анализа
Теоретические основы метода. Общая характеристика и особенности
люминесценции, хемилюминесценции, фотолюминесценции,
флуоресценции. Способы наблюдения люминесценции. Особенности
спектров люминесценции. Области практического применения.
Инфракрасная спектроскопия (ИК)
Теоретические основы метода. Характеристика ИК-спектров и их
особенности, характеристические частоты колебаний молекул. Приборное
обеспечение ИК-спектроскопии. Методика снятия ИК-спектров.
Тема 13. Рефрактометрия (метод, основанный на свойстве
преломления света)
Теоретические положения метода рефрактометрии: показатель преломления и полное внутреннее отражение на границе раздела двух прозрачных
сред. Абсолютный и относительный показатели преломления. Закон преломления Снеллиуса. Дифракционная дисперсия света, коэффициент дисперсии
17
(число Аббе). Зависимость плотности вещества и показателя преломления.
Основы рефрактометрических измерений. Принципиальная схема рефрактометра (рефрактометра-сахарометра). Особенности рефрактометрического
анализа и методика работы на приборе. Области применения.
Атомная спектрометрия
Эмиссионный спектральный анализ
Теоретические основы метода. Дуговая, искровая, пламенно-эмиссионная, атомно-флуоресцентная, плазменная, рентгенофлуоресцентная атомная
спектроскопия (особенности источников возбуждения). Определение
концентрации в эмиссионном спектральном анализе. Области применения.
Тема 14. Радиометрические методы контроля качества НПТ
История вопроса. Типы радиоактивных излучений. Источники природной и искусственной радиоактивности. Методы регистрации ионизирующих излучений.
Масс-спектрометические методы контроля качества НПТ
Сущность метода. Анализ органических веществ. Элементный анализ.
Термические методы контроля качества НПТ
Термогравиметрия, термический анализ, термотитриметрия и другие.
методы.
Тема 15. Электрохимические методы контроля качества НПТ
Общие вопросы (электрохимическая ячейка и ее электрический
эквивалент).
Индикаторные
Гальванический
элемент.
электроды
Классификация
анализа.
18
и
электроды
сравнения.
электрохимических
методов
Потенциометрия.
титрование.
Измерение
рН-метрия.
потенциала.
Измерение
рН
Потенциометрическое
колориметрическим
методом.
Приборное оснащение потенциометрии (рН-метрии) и принципы работы
приборов.
Разнофизические
Определение показателей массы, плотности, объемной массы. Приборы
для их определения.
Определение адсорбционных свойств и влажности.
Определение проницаемости, износостойкости, равномерности.
3.3. План-конспект лекций
Тема 1. Введение. Понятие и показатели качества товара.
Вопросы для изучения.
1. Предмет «Физико-химические свойства и методы контроля качества.
2. Потребительские свойства товаров (функциональные, надежности,
безопасности, эргономические, эстетические).
3. Показатели качества товаров (по количеству характеризующих
свойств, способу выражения, методу определения, стадии определения,
области применения и т.д.).
4. Классификация веществ и чистота вещества. Химический состав и
молекулярное строение.
Под качеством товаров понимают совокупность свойств продукции,
обуславливающих их пригодность удовлетворять определенные потребности
населения в соответствии с их назначением.
Потребительские свойства товаров – это свойства, способствующие
удовлетворению тех или иных потребностей человека и проявляющиеся в
процессе потребления (использования).
Потребительские свойства товаров в зависимости от их роли в
удовлетворении потребностей подразделяются на свойства безопасности,
функциональные, эргономические, надежности и эстетические.
19
Показатели качества товаров – это количественные характеристики
свойств, определяющие качество товара применительно к конкретным
условиям его производства и эксплуатации.
Физико-химические константы для определения качества товара.
Тема 2. Вязкость, свойства вязкости.
Вопросы для изучения.
1. Понятие вязкости. Вязкость жидкости.
2. Динамическая и кинематическая вязкость. Текучесть.
3. Вязкость газов, низкомолекулярных жидкостей, разбавленных
суспензий и эмульсий.
4. Вязкость растворов полимеров. Реология.
5. Агрегатные состояния вещества.
Вязкость – это свойство газов и жидкостей оказывать сопротивление
необратимому перемещению одной их части относительно другой при
сдвиге, растяжении и других видах деформации.
Отношение
касательного
напряжения
к
скорости
деформации
называется динамической вязкостью или просто вязкостью.
Относительную вязкость можно определить по времени истечения
одинаковых объемов испытуемой и стандартной жидкости через один и тот
же капилляр в специальном приборе, называемом вискозиметр.
Отношение
динамической
вязкости
к
плотности
свойство
материала
называют
кинематической вязкостью.
Текучестью
называется
прогрессирующей
необратимой
(т.е.
пластической)
подвергаться
деформации
под
действием постоянной силы, в частности – под действием собственной
массы. Текучесть величина обратная вязкости. Она является линейной
функцией объема.
Вязкость показатель чистоты вещества.
Наука, изучающая течение жидкостей называется реологией.
Тема 3. Температура и теплота плавления.
20
Вопросы для изучения.
1. Определение процесса плавления, температура плавления, теплота
плавления.
2. Зависимость температуры плавления от давления, строения твердого
вещества и др. факторов.
3. Плавление неорганических, органических веществ, полимеров.
Плавление – это фазовый переход первого рода, это процесс перехода
из твердого состояния в жидкое при нагревании, т.е. с поглощением теплоты.
Плавлению предшествует интенсивное разупорядочивание кристаллов
вещества (т.н. предплавление),
Плавление
температуре,
для
которая
чистых
веществ
называется
совершается
температурой
при
постоянной
плавления.
Она
определяется природой вещества и зависит от внешнего давления.
Теплотой плавления называется количество энергии, необходимое для
плавления вещества при постоянной температуре, как правило, ее относят к
молю вещества.
Температура плавления показатель чистоты вещества.
Тема 4. Кипение и температура кипения. Плотность вещества.
Вопросы для изучения.
1. Процесс кипения и испарения. Температура кипения.
2. Парообразование, насыщенный пар и давление насыщенного пара.
3. Относительная плотность вещества. Классификация видов плотности для сыпучих и пористых веществ.
4. Влияние температуры, давления, строения вещества на его плотность. Денсиметрия.
5. Методы измерения плотности ареометром, пикнометром, гидростатическими весами.
21
Переход вещества из жидкого состояния в парообразное называется
парообразованием. Различают две формы этого процесса: испарение и
кипение.
Испарение – это парообразование, происходящее со свободной
поверхности жидкости.
Кипение – это переход жидкости в пар, образующий в ее объеме
структурные элементы (паровые пузырьки, пленки, струи). Парообразование
происходит не только с поверхности, но и внутри жидкости путем
образования пузырьков пара во всем объеме жидкости и выделения их.
Кипение фазовый переход первого рода.
Температурой
кипения
называется
температура,
при
которой
происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным давлением.
Температура кипения показатель чистоты вещества.
Плотность – физическая величина, определяемая для однородного
вещества его массой в единице объема (величина, обратная удельному
объему вещества).
Отношение плотностей двух веществ при определенных стандартных
физических условиях называется относительной плотностью. Для жидких
и твердых веществ ее измеряют при температуре, как правило, по
отношению к плотности дистиллированной воды при 40 С, для газов – по
отношению к плотности сухого воздуха или водорода при нормальных
условиях.
Плотность веществ обычно уменьшается с ростом температуры и
увеличивается с повышением давления. Плотность разных веществ и
материалов изменяется в широком диапазоне значений.
Плотность также как другие физические константы характеризует
чистоту вещества.
Совокупность методов измерения относительной плотности жидких и
твердых тел называется денсиметрией.
22
Факторы и свойства, формирующие качество непродовольственных товаров.
Тема 5. Механические и термические свойства материалов и изделий
(Мит).
Вопросы для изучения.
1. Масса материалов и изделий. Механические свойства: прочность,
упругость, деформация.
2. Виды деформации. Обратимые и необратимые, упругие и
эластичные.
3. Прочность твердых тел. Прел прочности. Твердость.
4. Хрупкость. Эластичность.
5. Термические свойства: теплоемкость, теплопроводность, термическое расширение, термическая стойкость, огнестойкость и изменение
агрегатного состояния.
Масса материалов и изделий - этот показатель широко используют
при характеристике и оценке качества таких товаров, как ткани, бумага,
обои, картон, спорттовары, строительные материалы и изделия. Важнейшие
показатели массы – плотность, объемная масса, насыпная масса, масса
одного квадратного метра, масса изделия, удельный вес.
Деформация характеризует изменение материалов и изделий под
действием нагрузок (материал деформируется). Внутренние силы материала,
сопротивляющиеся действию внешних сил, называются силами упругости.
Различают обратимые (упругие и эластичные) и необратимые
(пластические) деформации.
Прочность – одно из механических свойств, показателям прочности
является разрушающее напряжение (предел прочности).
Твердость – способность материалов и изделий сопротивляться
проникновению в него другого более твердого тела.
Хрупкостью называется свойство тела при статической нагрузке
разрушаться без значительной деформации.
23
К термическим относятся свойства, характеризующие поведение
материала при действии на него тепловой энергии.
Теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для повышения
температуры тела на 10 С в определенном интервале температур от С10 до С20.
Теплопроводность – характеризует способность материала проводить
тепло при разности температур между отдельными участками тела. Она
зависит от химического состава, пористости, температуры и влажности
материала.
Огнестойкость – характеризует способность материалов и изделий
воспламеняться или сгорать с большей или меньшей интенсивностью. По
степени
огнестойкости
материалы
разделяют
на:
несгораемые,
трудносгораемые и легкосгораемые.
Тема 6. Спектральные и электрические свойства МиТ.
Вопросы для изучения.
1. Оптические свойства и показатели: цвет, блеск, прозрачность,
матовость, преломляемость.
2. Природа и спектральные области излучательной энергии.
3. Цветовой тон, яркость и светлота, насыщенность цвета. Оценка
цвета.
4. Электрические свойства: электропроводность, удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость.
Оптические свойства (показатели) определяют особенности предметов,
которые, как правило, определяют зрительно. Из них выделяют: цвет, блеск,
прозрачность, преломляемость. Они имеют особенно важное значение при
эстетической оценке качества товаров.
Цветовой тон зависит от спектрального состава света, попадающего в
глаз, по нему мы определяем цвет.
Яркость и светлота – показатели количества световой энергии,
отражаемой, пропускаемой или излучаемой.
24
Насыщенность
цвета
характеризует
степень
избирательности
пропускания или отражения света телом.
Непросвечивающее тело частично поглощает падающий на него
световой поток, а частично его отражает. В просвечивающем теле
значительная часть светового потока. Кроме отраженного и поглощенного,
проходит через материал. Каждая часть светового потока характеризуется
соответствующим
коэффициентом
(отражения,
поглощения,
пропускания), которые являются важными показателями и учитываются при
оценке оптических свойств материалов и изделий.
Электрические свойства (показатели) – характеризуют отношение
материалов и изделий к проходящему через них электрическому току. Эти
показатели
имеют
большое
значение
при
оценке
качества
электротехнических материалов и изделий. Основными показателями
электрических
свойств
являются
электропроводность,
удельное
электрическое сопротивление, температурный коэффициент сопротивления,
диэлектрическая проницаемость, механическая и электрическая прочность и
другие.
Электропроводность
–
это
способность
вещества
проводить
электрический ток, обусловленный наличием в нем подвижных заряженных
частиц. Материалы по этому показателю подразделяются на проводники,
полупроводники и изоляторы (диэлектрики).
Тема 7. Акустические свойства МиТ. Органолептические свойства.
Вопросы для изучения.
1. Определение акустических свойств. Характеристика физических и
психофизических показателей звука.
2. Спектр звука. Сила и высота звука, скорость звука. Болевой порог.
3. Органолептические свойства как субъективный фактор показателей
качества: вкус, цвет, запах, консистенция, структура.
25
Акустические свойства – это свойства материалов и изделий
излучать, проводить и поглощать звук.
Акустические свойства оцениваются при определении качества
музыкальных
инструментов,
звукоизоляции
или
звукопроводящих
особенностей стройматериалов, распознавания фарфоровых, фаянсовых и
хрустальных изделий.
Показатели, характеризующие звук, можно разделить на две группы: 1
группа – показатели, характеризующие звук как физическое явление
(частота, период, спектр, интенсивность и др.); 2 группа – показатели.
Характеризующие звук как психофизическое явление воздействия звукового
ощущения на орган слуха человек (уровень громкости, частотный интервал,
уровень звукового давления и др.).
Тема 8. Химические свойства и модификации физико-химических
свойств при различных технологических процессах.
Вопросы для изучения.
1. Зависимость свойств материалов от их элементного состава,
соотношение сложных веществ.
2.
Химические
свойства
материалов:
водо-,
кислото-
и
щелочестойкость; отношение к действию окислителей, восстановителей,
растворителей; к действию светопогоды.
3. Понятие о химической технологии. Техноэкономические показатели.
Группы отраслей. Сырье (минеральное и органическое). Топливо как сырье.
4. Важнейшие виды промышленной продукции (удобрения, строитель
ные материалы, красители, СМС, материалы на основе ВМС и др.).
5. Важнейшие физико-химические свойства, сопровождающиеся физическими и химическими явлениями в различных условиях среды: газо-,
водо-, паро-, воздухо- и пылепроницаемость. Износ изделий, равномерность
материала.
26
Технология (от греческого «искусство», «мастерство») – наука о
способах
и
процессах
производства
промышленных
продуктов
из
природного сырья.
Химическая технология – это массовая переработка исходного сырья
и полупродуктов в предметы потребления химическим путем с изменением
формы и внешнего вида.
Исходное
сырье
по
своему
происхождению
очень
различно:
минеральное (рудное, нерудное, горючее) и органическое растительного
происхождения (пищевое и техническое и животного) и животного (отходы
пищевой промышленности, пищевое и бытовое).
Топливо – это горючие вещества, основной составной частью которых
является углерод. Топливо является источником тепловой энергии и сырьем
химической промышленности.
Сорбционные свойства МиИ: водопоглощение и проницаемость –
воздухопроницаемость и паропроницаемость.
Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать
влагу.
Проницаемость – способность материала или изделия пропускать
воду, пар, воздух, газ и пыль. Имеет большое значение при оценке качества
пористых МиИ и особенно для характеристики их санитарно-гигиенических
свойств.
Водопроницаемость – это способность МиИ пропускать воду при
определенном давлении. Сопротивление материала проникновению воды
называется водоупорностью.
Воздухопроницаемость – характеризуется количеством мл воздуха,
прошедшего через 1 см2 материала в 1 секунду при разности давлений по обе
стороны образца в 1 мм водяного столба.
27
Паропроницаемость
–
характеризует
способность
материала
пропускать пары воды из среды с большей влажность в среду с меньшей
влажностью.
Технологические процессы оказывают большое влияние на изменение
свойств сырья и материалов в формировании качества готовой продукции.
При
обработке
исходное
сырье
подвергается
механическим,
термическим, физико-химическим и др. воздействиям, т.е. подвергается
модифицирующим
воздействиям, в
результате
которых
формируется
определения
качества
качество готовой продукции.
Физико-химические
методы
непродовольственных товаров (НПТ).
Тема 9. Общая классификация методов анализа НПТ. Методы и
приборы для измерения структурно-механических свойств НПТ.
Вопросы для изучения.
1. Значение физико-химических методов анализа в современной науке.
2. Общая классификация методов анализа (МА): химические, физикохимические, физические.
3. Определение сдвиговых характеристик.
4. Определение показателей механических свойств при растяжении,
при разрыве. Определение твердости.
Все методы анализа можно разделить на: химические, физикохимические и физические.
В химических методах анализа используют донорно-акцепторные
реакции с переносом протона, электронной пары, а также процессы
осаждения-растворения и экстракции. Аналитический сигнал фиксируют
визуально.
В физико-химические методы анализа включают электрохимические,
спектроскопические
(оптические),
люминесцентные,
кинетические,
термометрические. Аналитический сигнал в этих методах измеряют, он
28
возникает с участием внешних электронов и функционально связан с
природой и концентрацией вещества.
Физические методы включают спектроскопические (не оптические),
ядерно-физические и радиохимические. В этих методах возникновение
аналитического сигнала связано с участием внутренних электронов или ядер
атомов.
Тема 10. Хроматографические методы контроля качества НПТ.
Вопросы для изучения.
1. Адсорбция вещества – основа хроматографии. Классификация методов хроматографии: по агрегатному состоянию, по механизму разделения, по
форме проведения.
2. Хроматографический пик и элюационные характеристики. Теоретические представления в хроматографии. Качественный и количественный
анализ в хроматографии. Основные узлы приборов для хроматографического
анализа.
3. Жидкостная хроматография:
А) Ионообменная хроматография: иониты
обменная
емкость,
константа
обмена,
(катиониты и аниониты);
коэффициент
селективности,
коэффициент распределения, сдвиг ионообменного равновесия.
Б) Распределительная хроматография
(бумажная, тонкослойная),
особенности метода и методик, условия проведения анализа. Требования к
растворителям.
В) Адсорбционная хроматография (колоночная).
Виды адсорбентов.
Направления применения.
4. Газовая хроматография: Адсорбционная и газожидкостная
распре-
делительная хроматография. Общая характеристика методов. Основные узлы
газовых хроматографов. Хроматограммы и их характеристика.
29
Хроматография – это метод разделения и анализа смесей веществ,
основанный
на
различном
распределении
их
между
двумя
несмешивающимися фазами – подвижной и неподвижной. В качестве
неподвижной фазы используют твердый сорбент или пленку жидкости,
нанесенную на носитель. Подвижной фазой может быть газ или жидкость.
Хроматографические методы классифицируют по различным признакам.
1.
По агрегатному состоянию: газовая, жидкостная, газо-жидкостная.
2.
По механизму разделения: комплексообразовательная, адсорбционно-
распределительная,
осадочная,
окислительно-восстановительная,
ионообменная.
3.
По
форме
проведения:
колоночная,
капиллярная,
плоскостная
(бумажная, тонкослойная).
Коэффициент емкости – показывает насколько сильно вещество А
удерживается сорбентом.
Коэффициент
распределения
–
показывает
равновесия,
устанавливающиеся при распределении вещества А между неподвижной и
подвижной фазами.
Коэффициент разделения – выражает степень разделения вещества
А и В.
Хроматограмма характеризуется рядом пиков, отражающих как
количество компонентов и степень их разделения, так и концентрацию
каждого компонента. Каждый пик характеризуется временем удерживания
(или удерживаемым объемом), шириной, высотой, формой.
Подвижной фазой в газовой хроматографии (ГХ) является газ или пар.
В зависимости от состояния НФ ГХ подразделяется на газоадсорбционную,
когда НФ является твердый адсорбент, и газожидкостную, когда НФ
является жидкость, а точнее пленка жидкости на поверхности частиц
твердого сорбента. ПФ фазой в ГХ, как правило, является нейтральный или
инертный газ или смесь газов (гелий, аргон, азот, водород). НФ выступают
30
различные
сорбенты
с
очень
большой
удельной
поверхностью
(активированный уголь, цеолиты, кизельгур, графитовая сажа и др.). Как
правило
в
ГХ
по
технике
выполнения
относится
к
колоночной
хроматографии.
Жидкостно-жидкостная хроматография (ЖЖХ) по сути близка к
газожидкостной хроматографии. На твердый носитель также наносится
пленка жидкой фазы и через колонку, наполненную таким сорбентом,
пропускают жидкий раствор. Этот вид хроматографии называют жидкостножидкостная
распределительная.
Жидкостно-жидкостная
хроматография
может проводиться в колонке (колоночный вариант) и на бумаге (бумажная
хроматография).
В
распределительной
хроматографии
используют
органический
растворитель (или смесь растворителей), не смешивающийся с неподвижной
фазой. НФ обычно служит вода, адсорбированная на твердом носителе. В
качестве носителей используют силикагель, целлюлозу, крахмал и др.
вещества, хорошо удерживающие воду на поверхности.
Основные виды распределительной хроматографии – бумажная и
тонкослойная. В бумажной хроматографии используют в качестве НФ
хроматографическую бумагу. Различают восходящую, нисходящую и
радиальную бумажную хроматографию. В свою очередь она может быть
одномерной
и
двумерной.
Положение
компонентов
на
бумажной
хроматограмме определяется с помощью эмпирического параметра Rf и
соответствующих расчетов, а также процедуры «проявки» соответствующих
ионов с помощью реагентов.
В колоночной ЖЖ-хроматографии разделение смеси основывается на
различии
коэффициентов
растворителями.
распределения
Эффективность
колонки
между
несмешивающимися
связана
с
вязкостью,
коэффициентом диффузии и другими физическими свойствами жидкостей.
Носитель НФ должен обладать достаточно развитой поверхностью, быть
31
инертным, прочно удерживать на поверхности жидкую фазу и не
растворяться в применяемых растворителях.
Ионообменная хроматография (ИОХ) – это один из видов колоночной
хроматографии. ИОХ основана на ионном обмене между ионообменниками –
катионитами и анионитами (неподвижная фаза), находящимися в колонке, и
ионами исследуемой смеси веществ, вводимой в колонку. В качестве ионитов
в ионообменной хроматографии используются синтетические полимерные
вещества, называемые ионообменными смолами. Они состоят из матрицы
(собственно полимерной молекулы) и активных групп, содержащих
подвижные ионы.
Тема 11. Спектроскопические методы анализа (СМА).
Общие положения и теоретические основы оптических методов
анализа.
Вопросы для изучения.
1. Классификация СМА.
2. Эмиссионная и абсорбционная спектроскопия. Спектры поглощения
(абсорбционная спектроскопия), спектры излучения (эмиссионная
спектроскопия).
3.Закон
светопоглощения
Бугера-Ламберта-Бера.
Молярный
коэффициент поглощения. Пропускание и оптическая плотность.
Спектральные
электромагнитного
методы
анализа
излучения
с
основаны
веществом.
на
взаимодействии
Это
взаимодействие
сопровождается явлениями, из которых наиболее важны испускание,
поглощение
и
рассеяние
излучения.
Возникающие
сигналы
несут
качественную и количественную информацию о веществе. Качественную
информацию несет частота сигнала (интенсивное свойство), связанная с
природой вещества, количественную – интенсивность сигнала (экстенсивное
свойство), зависящая от его количества.
32
Один атом за один акт поглощает или испускает только один фотон с
определенной энергией (частотой). Вещество состоит из множества
одинаковых атомов, способных переходить на разные энергетические
уровни, испуская или поглощая фотоны разных частот. Совокупность всех
фотонов одной и той же частоты составляет спектральную линию.
Совокупность всех спектральных линий, принадлежащих данной частице,
составляет ее спектр. Если спектр обусловлен энергетическим переходом из
состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией, то спектр
называется спектром поглощения (абсорбционным), а при переходе из
состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией – спектром
испускания. Спектры, испускаемые термически возбужденными частицами,
называются эмиссионными.
Частота испускаемого или поглощаемого излучения определяется
разностью энергии между электронными состояниями ∆Е: ν = ∆Е / h.
Методы
анализа,
основанные
на
изменениях
энергетического
состояния атомов веществ, входят в группу атомно-спектроскопических
методов, различающихся по способу получения и регистрации сигнала.
• Оптические методы основаны на использовании энергетических
переходов внешних (валентных) электронов. Общим для них является
необходимость
предварительной
атомизации
(разложение
на
атомы)
вещества. К ним относят атомно-эмиссионную, атомно-флуоресцентную и
атомно-абсорбционную спектроскопию.
• Рентгеновские методы основаны на энергетических переходах
внутренних электронов атомов. В зависимости от способа получения и
регистрации
сигнала
рентгеноабсорбционную
Разновидности
этих
и
различают
рентгеноэмиссионную,
рентгенофлуоресцентную
методов
–
оже-спектроскопию,
спектроскопию.
рентгеновский
электронно-зондовый анализ, электронную спектроскопию – используют в
основном для исследования строения веществ. Рентгеновские методы не
33
требуют атомизации вещества и позволяют исследовать твёрдые пробы без
предварительной подготовки.
• Ядерные методы основаны на возбуждении ядер атомов.
По происхождению аналитического сигнала выделяют несколько
молекулярно-спектроскопических методов: абсорбционную молекулярную,
инфракрасную,
люминесцентную,
магнитную
резонансную,
фотоакустическую, рентгеновскую спектроскопию.
Спектральные сигналы наблюдают и регистрируют (записывают,
фотографируют, измеряют и т.д.) с помощью спектральных приборов.
Регистрация сигналов в ультрафиолетовой (λ = 100 – 400 нм) и
видимой (λ = 400-750 нм) части спектра осуществляется фотометрическими
методами, которые в зависимости от типа используемого прибора делятся на
спектрофотометрический и фотоэлектроколориметрический.
Фотометрический анализ основан на переведении определяемого
компонента в окрашенное соединение и измерении оптической плотности,
или светопоглощения, полученного раствора. Его измеряют путем сравнения
интенсивностей света внешнего источника, падающего на образец и
прошедшего сквозь него. Чтобы исключить влияние светорассеяния,
фотометрируемый раствор должен быть прозрачным. В простейшем случае
им является чистый растворитель или раствор контрольного опыта.
Интенсивность окраски раствора находится в прямой зависимости от
концентрации растворенного вещества и от толщины оптического слоя. Эта
зависимость выражается основным законом колориметрии – законом БугераЛамберта-Бера: растворы одного и того же вещества при одинаковой
концентрации этого вещества и толщине слоя раствора поглощают равное
количество световой энергии.
Интенсивность
окраски
раствора
можно
охарактеризовать
как
отношение интенсивности Io падающего света к интенсивности I света,
прошедшего через раствор. Уменьшение интенсивности света, прошедшего
через раствор, характеризуется коэффициентом пропускания (или просто
34
пропусканием): T = I/Io. Взятый с обратным знаком десятичный логарифм
пропускания называется оптической плотностью(А):
-lgT = -lgI/Io = lg Io/I = A.
Зависимость величины оптической плотности от концентрации раствора и
толщины оптического слоя определяется математическим выражением
закона Бугера-Ламберта-Бера: А = lgIo/I = εсl, где ε – молярный коэффициент
поглощения, с – молярная концентрация вещества, l – толщина слоя
раствора, см. Молярный коэффициент поглощения равен оптической
плотности раствора с концентрацией 1 моль/л и толщиной оптического слоя
1 см.
Графически зависимость оптической плотности раствора от его
концентрации выражается прямой, называемой градуировочным графиком.
А
Тема 12. СМА: Фотоэлектроколориметрический метод анализа (ФЭК).
Вопросы для изучения.
1. Теоретические основы фотоэлектроколориметрии.
2. Особенности абсорбционного прибора для измерения оптической
плотности. Однолучевые и двухлучевые фотоэлектроколориметры, приборы
последнего поколения: принципиальные схемы приборов и особенности
методики работы на них.
3. Приготовление стандартных и исследуемых растворов. Построение
градуировочного графика. Направления применения ФЭК исследований.
Измерение
оптической
плотности
абсорбционными
приборами
основано на сравнении сигнала от исследуемого раствора, светопоглощение
которого принимается за нуль (раствор сравнения).
В зависимости от способа измерения различают одно- и двухлучевые
приборы, от способа монохроматизации – фотоэлектроколориметры и
спектрофотометры, от способа регистрации – визуальные, регистрирующие и
не регистрирующие.
35
Колориметрические методы применяют для определения малых
количеств веществ, при решении проблем технологического контроля, в
санитарно-гигиеническом анализе, в анализе воздуха, воды, почвы.
Тема 13. СМА: Рефрактометрический метод анализа.
Вопросы для изучения.
1. Теоретические положения метода рефрактометрии: показатель преломления и полное внутреннее отражение на границе раздела двух
прозрачных сред.
2. Абсолютный и относительный показатели преломления. Закон
преломления Снеллиуса.
3. Дифракционная дисперсия света, коэффициент дисперсии
(число
Аббе). Зависимость плотности вещества и показателя преломления. Основы
рефрактометрических измерений.
4. Принципиальная схема рефрактометра (рефрактометра-сахарометра).
Особенности рефрактометрического анализа и методика работы на приборе.
Области применения.
Исследование преломления света при прохождении луча через границу
раздела прозрачных однородных сред – называется рефрактометрией. Луч
света, проходя из одной прозрачной среды в другую, падая наклонно к
поверхности раздела фаз, меняет свое направление, т.е. преломляется. Свет
обладает наибольшей скоростью в вакууме. При прохождении света через
какую-либо среду, его скорость уменьшается вследствие взаимодействия с
частицами вещества. Среда является оптически более плотной, если скорость
распространения в ней меньше. При переходе луча из среды менее оптически
плотной в среду более оптически плотную угол падения луча больше угла
преломления.
36
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления называется
показателем преломления: n = sinα/sinβ. Если свет переходит в данную
среду из вакуума, то показатель преломления называется абсолютным (N).
Абсолютным показателем преломления для данного вещества называется
отношение скоростей света в вакууме и в данной среде. Для воздуха
абсолютный показатель преломления равен: NВ = СО(вак.) / СВ(возд.) =
1,00027. Практически показатель преломления вещества относительно
воздуха
можно
считать
равным
его
абсолютному
показателю.
Относительный показатель преломления для двух сред nотн. = n2 / n1, где n1 –
показатель преломления первой среды по отношению к воздуху; n2 –
показатель преломления второй среды по отношению к воздуху. Это
соотношение позволяет вычислить относительные показатели преломления
для различных комбинаций сред.
Показатель преломления n является характерной величиной для каждого
индивидуального вещества и зависит от длины волны падающего света,
температуры, давления и концентрации раствора.
Зависимость показателя преломления от длины волны падающего света
называется дифракционной дисперсией. Показатель преломления также
связан с плотностью вещества, причем изменяются они симбатно, т.е. с
ростом
плотности
происходит
увеличение
показателя
преломления.
Определением показателя преломления жидких и твердых тел проводится с
помощью специальных приборов – рефрактометров, в устройстве которых
предусмотрена мерная шкала, находящаяся в поле зрения окуляра, по
которой определяют показатель преломления n.
Определение концентрации вещества с помощью рефрактометра основано на
построении градуировочного графика по серии стандартных растворов. Если
же шкала рефрактометра градуирована не только в величинах показателя
преломления,
но
и
в
массовых
(рефрактометры-сахариметры),
то
долях
растворенного
определение
концентрации
вещества
сахара
осуществляется по шкале прибора без построения калибровочного графика.
37
Тема 14. СМА: Радиометрические методы контроля качества НПТ.
Вопросы для изучения.
1. Типы радиоактивного распада и радиоактивного излучения
2. Закон радиоактивного распада.
3. Взаимодействие радиоактивного излучения с веществом и счетчики
излучения.
4.Ядерная химия и искусственная радиоактивность.
5. Методики анализа, основанные на измерении радиоактивности.
Методы
анализа,
основанные
на
радиоактивности,
с
успехом
применяются в настоящее время при проведении разнообразных анализов, в
том числе в промышленности, геологической службе и конечно как метод
контроля качества МиИ. Можно выделить четыре основные группы таких
методов: метод изотопного разбавления; радиоактивационный анализ;
методы, основанные на поглощении и рассеянии излучений; чисто
радиометрические методы.
Наибольшее распространение получил радиоактивационный метод. Он
основан на образовании радиоактивных изотопов определяемого элемента
при облучении пробы ядерными или гамма-частицами и регистрации
полученной при активации искусственной радиоактивности. Достоинством
метода является очень высокая чувствительность. Недостатком является
малая доступность источников активирующих частиц (в ряде случаев
требуется
ядерный
реактор);
также
необходимость
защиты
от
радиоизлучений и др. Используется при анализе веществ высокой чистоты,
биологических
и
геологических
объектов,
в
экологической
и
криминалистической экспертизе.
Метод
изотопного
разбавления
используют,
в
основном,
для
определения близких по свойствам трудно разделяемых смесей.
Чисто
радиометрические
методы
основаны
на
измерении
радиоактивности естественных или искусственных радионуклидов.
38
Тема 15. Электрохимические методы анализа (ЭХМА).
Потенциометрия, рН-метрия.
Вопросы для изучения.
1. Классификация электрохимических методов анализа.
2. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Схема установки для
потенциометрических измерений (стандартный гальванический элемент,
исследуемый гальванический элемент, индикаторные электроды и электроды
сравнения).
3.
Прямая
потенциометрия
(определение
рН,
ионоселективные
электроды). Потенциометрическое титрование. Практическое применение.
В основе электрохимических методов анализа лежат процессы,
протекающие на электродах или в межэлектродном пространстве. При
выполнении анализа используют либо функциональную зависимость тока,
потенциала, электрической проводимости (сопротивления) от концентрации
анализируемого
установления
раствора,
конечной
либо
точки
измеряют
эти
титрования
параметры
определяемого
с
целью
вещества
подходящим титрантом.
Несмотря
на
то,
что
число
параметров,
характеризующих
электрические свойства растворов, ограничено, известно много различных
электрохимических методов:
• потенциометрия (частный случай рН-метрия);
• вольтамперометрия (полярография);
• кулонометрия;
• кондуктометрия;
• электрогравиметрия.
В электрохимических методах используют уникальную способность
окислительно-восстановительных
реакций
протекать
не
только
непосредственном контакте, но и при их пространственном разделении.
39
при
Потенциометрические
методы
основаны
на
измерении
электродвижущих сил (ЭДС): Э.Д.С. = E1 – E2, где E1 и E2 – потенциалы
окислителя и восстановителя.
В
основе
равновесного
потенциометрических
потенциала
определяемого
иона.
электрода
Потенциал
измерений
от
лежит
активности
электрода
(E)
зависимость
(концентрации)
связан
с
активной
концентрацией веществ, участвующих в электродном процессе, уравнением
Нернста:
E= E0 + (RT / nF) • ln aOx/aRed
В потенциометрическом методе измеряют разность потенциалов
(напряжение) между индикаторным электродом и электродом сравнения,
имеющим постоянный потенциал. Индикаторный электрод должен быстро и
необратимо реагировать на изменение концентрации определяемого иона.
Потенциометрические методы анализа подразделяются на прямую
потенциометрию
(ионометрию)
и
потенциометрическое
титрование.
Ионометрия основана на прямом применении уравнения Нернста для
нахождения активностей или концентраций участника электродной реакции
по
экспериментально
измеренной
ЭДС
цепи
или
потенциалу
соответствующего электрода. При потенциометрическом титровании точку
эквивалентности определяют по резкому изменению (скачку) потенциала
вблизи точки эквивалентности.
Исторически первыми методами прямой потенциометрии были способы
определения
водородного
показателя
рН.
Появление
мембранных
ионоселективных электродов привело к возникновению ионометрии (рХметрии), где рХ = - lgах, ах - активность компонента X электрохимической
реакции. Иногда рН-метрию рассматривают как частный случай ионометрии.
Градуировка шкал приборов потенциометров по значениям рХ затруднена
из-за отсутствия соответствующих стандартов. Поэтому при использовании
ионоселективных электродов активности (концентрации) ионов определяют,
как правило, с помощью градуировочного графика или методом добавок.
40
3.4. Лабораторный практикум
Тематика лабораторных работ соответствует программному теоретическому материалу, представленному в лекционном курсе и в темах для
самостоятельного изучения. Лабораторные работы построены таким образом,
чтобы обеспечить их осмысленное поэтапное выполнение.
Эксперимент предполагает выработать у студентов определенные
навыки
научной
организации
исследований,
освоения
проведения
экспертизы по ГОСТам и умения правильно оформить испытания.
Лабораторные работы, как правило, содержат следующие структурные
части:
а) теоретическая часть, в которой кратко излагается теоретический
материал, соответствующий опытам практической части;
б) вопросы и задачи для контроля, которые позволяют сосредоточить
внимание
на
основных
аспектах
лабораторного
занятия,
а
также
способствуют закреплению теоретического материала;
в) практическая часть работы включает описание опытов;
г) задания, помогающие более полно и правильно понять суть каждого
опыта, осмыслить его цель, а также оформить лабораторную работу и
подготовиться к ее защите.
Каждая лабораторная работа защищается в виде собеседования по
контрольным вопросам.
Все лабораторные работы представлены в следующих учебных и
методических пособиях:
- Родина Т.А., Митрофанова В.И. Методы химического анализа
(избранные главы);
- Кушниренко В.В. Физико-химические константы для определения
качества товара;
- Луценко И.А. Методы определения показателей качества непродовольственных товаров.
41
В УМК приведены только цели проведения лабораторных работ и
вопросы, позволяющие контролировать готовность студентов к проведению
работы, которые также можно использовать и при защите лабораторных
работ.
Работа № 1-2. Приготовление растворов заданной концентрации
Цель работы – повторение и закрепление расчетов различных типов
концентраций растворов, приготовление растворов заданной концентрации
солей, кислот и оснований, установление титра растворов.
Контрольные вопросы:
1. Какие типы концентраций вам известны?
2.Приведите расчетные формулы процентной (массовой доли) концентрации, молярной и нормальной (эквивалентной).
3. Какие концентрации наиболее часто встречаются в ГОСТах?
4. Что такое титр раствора? Как рассчитывается?
5. Для чего используются ареометры? Как пользоваться ареометром?
Работа № 3. Получение и изучение свойств взвесей и эмульсий
Цель работы – научиться получать некоторые виды дисперсных систем – золи, эмульсии и взвеси, изучить прямые и обратные,
устойчивость
эмульсий и действие эмульгаторов.
Контрольные вопросы:
1. Как классифицируют дисперсные системы по размеру частиц
дисперсной фазы?
2. Какие системы называют коллоидными?
3. Какова структура мицеллы?
4. К каким дисперсным системам относятся эмульсии и взвеси?
5. Что такое эмульсии? Какие эмульсии относятся к прямым и
обратным?
6. Где применяются эмульсии?
7. В чем особенности устойчивости эмульсий по сравнению с золями
42
и суспензиями?
8. Каковы условия самопроизвольного образования эмульсий?
9. Что такое обращение эмульсий?
Работа № 4. Определение относительной плотности вещества.
Цель работы – научиться практически измерять плотность вещества с
помощью пикнометров, рассчитывать водное число и относительную
плотность жидкости.
Контрольные вопросы:
1.
Что такое плотность?
2.
Что называют относительной плотностью?
3.
Как зависит плотность от температуры и давления?
4.
В каких единицах измеряют плотность?
5.
Что называется денсиметрией?
6.
При какой температуре измеряют плотность веществ?
7.
Как измеряют относительную плотность?
8.
Как изменяется плотность однородных веществ?
9.
Какой метод измерения относительной плотности является
Наиболее точным? Какой наиболее быстрым?
Работа № 5. Определение вязкости капиллярным вискозиметром.
Цель работы – научиться практически определять вязкость жидкостей
капиллярным вискозиметром и рассчитывать вязкость по формуле через
относительную плотность.
Контрольные вопросы:
1. Что такое вязкость?
2. Чем характеризуют вязкость?
3. Какую жидкость называют
ньютоновской?
новской?
4. Что называют динамической вязкостью?
43
Какую
неньюто-
5. Что называют кинематической вязкостью?
6. Что такое текучесть?
7. В каких единицах измеряют вязкость?
8. С помощью чего можно практически измерить вязкость? В чем
особенности такого измерения?
9. Как зависит вязкость от природы вещества?
10. Как влияют температура и давление на вязкость веществ?
11. От чего зависит вязкость растворов и расплавов полимеров?
12. Что такое характеристическая вязкость?
Работа № 6. Определение температуры кипения и температуры
плавления вещества.
Цель работы – научиться практически определять температуры
кипения и плавления исследуемых жидкостей и определять степень их
чистоты по этим физическим константам.
Контрольные вопросы:
1. Что называют кипением?
2. Что такое температура кипения?
3. Когда закипает любая жидкость?
4. Как зависит температура кипения от давления?
5. Какие типы кипения различают?
6. Чем отличается кипение от испарения?
7. Что называется насыщенным паром и что давлением насыщенного
пара? От чего зависит давление насыщенного пара?
8. Какой процесс называют сублимацией, возгонкой?
10. Что называют плавлением?
11. Что такое температура плавления?
12. Что называется теплотой плавления и на что она тратится?
13. Как зависит температура плавления от давления?
14. Как плавятся чистые кристаллические вещества?
44
15. Как плавятся вещества в зависимости от типа кристаллической
решетки?
16. Как плавятся неорганические и органические вещества?
17. В чем особенности плавления полимеров? Как выражается
графически зависимость деформации полимера от температуры?
18. Что такое температура стеклования и температура текучести?
Работа № 7. Определение показателей качества бумаги, кожи и
стекла.
Цель работы – научиться практически, с помощью химических и
физико-химических методов, определять показатели качества бумаги, кожи
и стекла.
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой бумага с точки зрения химического
вещества?
2. Запишите структурное звено целлюлозы. Каким
образом соединя-
ются мономеры при формировании волокна?
3. Какие химические реакции лежат в основе растворения целлюлозы?
4. В чем сущность процесса набухания целлюлозы?
5. В чем отличие сульфатного и сульфитного способов получения
бумаги?
6. В чем перспективность этилацетатного способа получения бумаги?
7. Как классифицируется бумага по значению?
8. Какие существуют методы контроля и оценки качества бумаги, по
каким показателям?
9. Как классифицируют кожи?
10. Что такое натуральная кожа? Особенности натуральной кожи по химическому составу, структуре?
11. Что такое искусственная кожа? Особенности искусственной кожи.
12. Что такое синтетическая кожа? Особенности синтетической кожи.
45
13. Какие виды дубления кожи применяются в промышленности?
14. Какие химические вещества применяются при каждом виде
дубления?
15. Какие существуют методы контроля и оценки качества кожи?
16. Что представляет собой стекло с точки зрения химического
вещества?
17. Какие бывают стекла по химическому составу, по назначению?
18. От чего зависит твердость стекла и как можно ее повысить?
19. Где применяют известково-калиевые стекла?
20. Каковы разновидности хрустальных стекол?
21. Какие редкоземельные металлы и другие используют для
окрашивания стекла?
22. Перечислите физико-механические свойства стекол.
23. По каким показателям определяют качество стекла?
Работа № 8. Определение показателей качества мыла и СМС.
Цель работы – научиться практически, с помощью химических и
физико-химических методов, определять показатели качества мыла и СМС.
Контрольные вопросы:
1. Что такое ПАВ и какие виды ПАВ известны?
2. В чем заключается моющая способность ПАВ?
3. Что такое мыла и каков их качественный состав?
4. Почему раствор мыла имеет в воде щелочную среду?
5. К каким дисперсным системам относят мыла?
6. Каким образом жесткая/мягкая вода влияет на пенообразующую
способность СМС?
7. Какие виды полезных добавок используют в СМС?
8. Какие существуют требования к качеству мыла и СМС?
9. Каким требованиям должны соответствовать мыла и СМС по
показателям безопасности?
46
Работа № 10-11. Определение показателей качества товаров
физико-химическими
государственным
методами
стандартам
(классическими)
(контрольное
по
практическое
занятие).
Цель работы – закрепить и усовершенствовать навыки проведения исследования
показателей
качества
непродовольственных
товаров
по
методикам государственных стандартов. Научиться правильно оформлять
проведенное испытание на соответствие качества нормативам.
Перечень предлагаемых исследований по группам товаров (задания
выдаются студентам заранее вместе с ГОСТом для подготовки к проведению
испытания):
Кремы:
а) Определение массовой доли глицерина;
б) Определение массовой доли общей (свободной и связной) щелочи.
Изделия парфюмерные жидкие (одеколоны, туалетная вода, духи):
а) Определение массовой доли душистых веществ;
б) Определение прозрачности, стойкости запаха и крепости.
Синтетические моющие средства (СМС):
а) Определение массовой доли активного кислорода;
б) Определение активного хлора.
Мыло туалетное и хозяйственное:
а) Определение массовой доли щелочи;
б) Определение массовой доли углекислого натрия;
в) Определение массовой доли примесей не растворимых в воде;
г) Определение массовой доли хлорида натрия.
Средства пеномоющие::
а) Определение содержания хлоридов;
б) Определение пенообразующей способности, устойчивости пены.
Зубные пасты:
47
а) Определение массовой доли карбонатов кальция и магния;
б) Определение массовой доли глицерина;
в) Определение содержания фторидов;
г) Определение массовой доли суммы тяжелых металлов визуальноколориметрическим методом.
Изделия декоративной косметики (порошкообразные и компактные):
а) Определение массовой доли стеариновокислого цинка или магния;
б) Определение массовой доли воды.
Хрустальные стекла:
а) Определение содержания свинца комплексонометрическим методом;
б) Определение содержания кадмия и др. металлов.
Топлива и смазочные материалы:
а) Определение коррозионных свойств бензина;
б) Определение содержания механических примесей;
в) Определение содержания воды;
г) Определение концентрации фактических смол в бензинах;
д) Определение сульфатной зольности;
е) Определение щелочного числа;
ж) Определение доли активных элементов и мн.др.
Различные виды тканей и изделия из них:
а) Определение массовой доли медных солей;
б) Определение вида и массовой доли сырья;
в) Определение массовой доли аппретов и др.
Бумага:
а) Определение массовой доли медных солей;
б) Определение волокнистого состава.
Пластмассы:
а) Определение плотности;
б) Проба на плавление;
в) Температура размягчения и текучести;
48
г) Проба на сгорание;
д) Исследование продуктов разложения;
е) Определение химической стойкости.
Кожа:
а) Определение содержания золы;
б) Определение содержания влаги.
Подготовка отчета:
Студент составляет отчет по проведенному испытанию с полным
выводом и объяснением значения определяемого показателя для тех или
иных свойств товара.
Отчет по контрольному практическому занятию должен включать
следующие структурные части:
1. Тема (по названию испытания в ГОСТе или в учебно-методическом
пособии).
2. Цель проводимого исследования.
3. Перечень реактивов, материалов и оборудования.
4. Описание образца материала или изделия (товароведная краткая
характеристика).
5. Органолептические испытания (являющиеся субъективными).
6. Физико-химические испытания (описание процедуры испытания) с
приведенными, где необходимо, расчетами. С указанием числа
параллельных
испытаний, расхождений между испытаниями,
допустимых погрешностей.
7. Выводы по полученным результатам.
Оценивается как выполненная практическая работа, так и
составленный отчет.
49
Работа № 12. Хроматографические методы анализа. Разделение и
обнаружение
катионов
методом
одномерной
бумажной
хроматографии.
Цель работы – приобрести навыки разделения смеси веществ с
помощью бумажной хроматографии.
Контрольные вопросы:
1. В чем сущность хроматографического метода анализа?
2. Как классифицируют методы хроматографии?
3. Перечислите основные этапы проведения хроматографии на бумаге.
4. Почему при хроматографии на бумаге при переходе к каждому
новому этапу методики следует высушивать полоску бумаги?
5. Почему полоску бумаги помещают в хроматографическую камеру
таким образом, чтобы пятна нанесенных проб не погружались в
жидкость?
6. Под действием каких сил перемещается подвижная фаза при
хроматографировании на бумаге?
7. За счет каких реакций происходит «проявка» окрашенных пятен на
хроматограмме?
8. Что определяет
величина Rf? С какими хроматографическими
характеристиками она связана?
9. В чем достоинства и недостатки метода плоскостной хроматографии
(тонкослойной и бумажной)?
Работа № 13. Хроматографические методы анализа. Определение
меди в растворе сульфата меди методом колоночной ионообменноц
хроматографии.
Цель работы – научиться экспериментально определять содержание
вещества в динамических условиях ионообменной хроматографической
колонки.
Контрольные вопросы:
50
1. Сущность и особенности колоночной хроматографии?
2. В чем сущность ионообменной хроматографии?
3. Приведите примеры катионитов и анионитов. Где их используют?
4. С какой целью в лабораторной работе применяли сульфат меди?
5. Какой вид ионита использовали в экспериментальной колонке?
6. Как определяется количество ионов меди, поглощенных ионитом?
7. В чем преимущество ионообменной хроматографии в отличии от
плоскостной (бумажной)?
8. Как восстановить хроматографическую ионообменную колонку для
работы?
Работа № 14. Фотоэлектроколориметрия – определение концентрации вещества в исследуемом растворе.
Цель работы – освоить методику работы на фотоэлектроколориметре и научиться определять концентрацию вещества в исследуемом окрашенном растворе. Научиться строить градуировочные графики.
Контрольные вопросы:
1. В чем сущность фотометрических методов анализа?
2. В какой области спектра проводятся измерения в фотоколориметрии?
3. Представьте закон Бугера-Ламберта-Бера в математическом
исполнении – в экспоненциальном и логарифмическом виде; в чем
преимущество второй формулы?
4. Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения?
5. Чем определяется выбор оптического прибора и длины кюветы для
измерения оптической плотности раствора?
6. Для чего используются светофильтры в фотоколориметрии?
7. Какова зависимость оптической плотности и пропускания от
концентрации вещества?
8. Для чего используются градуировочные графики при фотоколо51
риметрических измерениях?
9. Для определения каких показателей качества и каких товаров используется метод фотоэлектроколориметрии?
Работа № 15. Рефрактометрия. Определение относительного
показателя преломления.
Цель работы – научиться с помощью рефрактометра-сахарометра
определять значение показателя преломления различных жидкостей и
концентрацию сахара в сахаросодержащих растворах.
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение показателя (коэффициента) преломления.
2. Чем отличается абсолютный и относительный показатели преломления?
3. Какие функции выполняют осветительная и измерительная призмы?
4. Назовите основные узлы рефрактометра.
5. Какова зависимость показателя преломления от концентрации и
плотности вещества?
6. Что такое дисперсия света?
7. Для какой характеристики вещества служит показатель преломления?
Работа № 16. Потенциометрия – рН-метрия: определение
водородного показателя и степени гидролиза солей.
Цель работы – освоить методику работы на потенциометре-рН-метре
и научиться определять значение рН исследуемых растворов и на их основе
рассчитывать степень гидролиза солей.
Контрольные вопросы:
1. В чем сущность потенциометрического метода анализа?
2. Какого рода определения можно проводить с помощью потенциометрического анализа?
52
3. Каково устройство: а) водородного электрода; б) хлорсеребряного
электрода; в) стеклянного электрода; г) каломельного электрода.
4. Каковы функции индикаторного электрода и электрода сравнения?
5. Правила ухода за электродами.
6. В чем заключается подготовка рН-метра к работе?
7. Что такое водородный и гидроксильный показатели? Как они
связаны с концентрацией катионов водорода и гидроксид-ионов?
Работа № 17-18. Определение показателей качества товаров
физико-химическими
методами
(инструментальными
или
измерительными) по государственным стандартам (контрольное
практическое занятие).
Цель работы – закрепить и усовершенствовать навыки проведения исследования
показателей
качества
непродовольственных
товаров
по
методикам государственных стандартов. Научиться правильно оформлять
проведенное испытание на соответствие качества нормативам.
Перечень предлагаемых исследований по группам товаров (задания
выдаются студентам заранее вместе с ГОСТом для подготовки к проведению
испытания):
Изделия косметические (кремы, бальзамы, пенки и др.):
а) Определение коллоидной и термостабильности;
б) Определение температуры каплепадения;
в) Определение водородного показателя, рН или
кислотного числа;
г) Определение карбонильного числа рН-метром.
Синтетические моющие средства (СМС):
а) Определение концентрации водородных ионов, рН;
б) Определение содержания фосфорнокислых солей (ФЭК).
Мыло туалетное и хозяйственное:
а) Определение водородного показателя, рН.
53
Шампуни:
а) Определение водородного показателя, рН.
Зубные пасты:
а) Определение водородного показателя, рН;
б) Определение массовой доли суммы тяжелых металлов (ФЭК).
Изделия декоративной косметики на жировой основе (губные помады,
блеск и бальзам для губ, тени для век и др.):
а) Определение коллоидной и термостабильности;
б) Определение температуры каплепадения;
в) Определение водородного показателя, рН или
кислотного числа;
г) Определение карбонильного числа (рН-метрия).
Полимерные изделия:
а) Определение концентрации формальдегида методом ФЭК.
Топлива и смазочные материалы:
а) Определение вязкости вискозиметром;
б) Определение плотности пикнометром и ареометром;
в) Определение температуры вспышки;
г) Определение температуры каплепадения.
Подготовка отчета:
Студент составляет отчет по проведенному испытанию с корректным
выводом и объяснением значения определяемого показателя для тех или
иных свойств товара.
Обязательно в работе указывает прибор или аппарат, на котором
определялись те или иные показатели.
Отчет по контрольному практическому занятию должен включать
следующие структурные части:
1. Тема (по названию испытания в ГОСТе или в учебно-методическом
пособии).
2. Цель проведения исследования.
54
3. Перечень реактивов, материалов и оборудования.
4. Описание образца материала или изделия (товароведная краткая
характеристика).
5. Органолептические испытания (являющиеся субъективными).
6. Физико-химические испытания (описание процедуры испытания) с
приведенными, где необходимо, расчетами. С указанием числа
параллельных
испытаний, расхождений между испытаниями,
допустимых погрешностей.
7. Вывод по полученным результатам.
Оценивается как выполненная практическая работа, так и
составленный отчет.
3.5. Промежуточный контроль
Промежуточный
контроль
предусматривает
проведение
двух
контрольных работ по двум обширным разделам. Одна работа проводится в
аудиторное время (работа № 9), а вторая во внеаудиторное время.
Контрольная работа № 1 по теме «Факторы, формирующие
качество товаров и физико-химические свойства товаров» (2 часа,
выполняется по карточкам письменно, в задании предлагается три вопроса по
изученным темам).
Образец одного из вариантов к.р. № 1:
1. Что такое показатели качества? Какие группы показателей качества
вы знаете?
2. Что называют текучестью? Как связаны между собой текучесть и
вязкость? Как влияют температура и давление на текучесть
жидкостей? От чего зависит температура плавления ВМС?
3. Перечислите
и
охарактеризуйте
механические
свойства,
определяющие качество материалов и изделий (перечислите и
укажите в каких направлениях используются). Что определяет
прочность?
55
Контрольная работа № 2 по теме «Физико-химические методы
(инструментальные) анализа товаров непродовольственной группы» (2
часа, выполняется по карточкам письменно, в задании предлагается три
вопроса по изученным темам).
Образец одного из вариантов к.р. № 2:
1.
Выведите
закон
светопоглощения
Бугера-Ламберта-Бера
в
экспоненциальном и логарифмическом виде, в чем преимущество
второй формулы?
2.
Приведите классификацию хроматографических методов анализа.
В чем преимущество и недостатки одномерной бумажной хроматографии?
3.
Какого рода определения можно проводить с помощью потенциометрического анализа?
зующего
Напишите уравнение Нернста, характери-
электрохимические
процессы,
проходящие
на
электродах.
4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
4.1. Темы теоретического материала для самостоятельного освоения
1. Люминесцентные методы анализа (Теоретические основы метода.
Общая характеристика и особенности люминесценции, хемилюминесценции,
фотолюминесценции, флуоресценции. Способы наблюдения люминесценции. Особенности спектров люминесценции. Области практического применения).
2. Инфракрасная спектроскопия (Теоретические основы метода. Характеристика ИК-спектров и их особенности, характеристические частоты колебаний молекул. Приборное обеспечение ИК-спектроскопии. Методика снятия
ИК-спектров).
3. Эмиссионный спектральный анализ (Теоретические основы метода.
Дуговая, искровая, пламенно-эмиссионная, атомно-флуоресцентная, плазменная, рентгенофлуоресцентная атомная спектроскопия (особенности
56
источников возбуждения). Определение концентрации в эмиссионном
спектральном анализе. Области применения).
4. Масс-спектрометические методы контроля качества НПТ (Сущность
метода. Анализ органических веществ. Элементный анализ).
5.Термические методы контроля качества НПТ (Термогравиметрия,
термический анализ, термотитриметрия и др. методы. Области применения).
(при самостоятельном изучении тем готовится сжатый конспект)
4.2. Темы для повторения ранее изученного учебного материала
Дисперсность. Основные типы дисперсных систем и их свойства
(оптические, молекулярно-кинетические, устойчивость, структурно-механические), получение дисперсных систем.
Истинные растворы.
Общие свойства растворов, закон Рауля, следствия из закона Рауля,
осмотическое давление, закон Вант-Гоффа.
Несмешивающиеся жидкости, распределение вещества между двумя
несмешивающимися жидкостями.
Закон распределения. Экстракция. Химическое равновесие в растворах.
Растворы неэлектролитов. Растворы электролитов. Растворимость.
Коллоидные растворы.
Различные виды коллоидных систем. Свойства коллоидных растворов,
лиофобность и лиофильность коллоидов. Устойчивость коллоидных систем.
Получение коллоидных систем.
Виды дисперсных систем.
Золи и суспензии (пасты, гели). Эмульсии. Пены. Аэрозоли и их классификация, сыпучие материалы (порошки). Системы с твердой дисперсионной средой (твердые пены, капиллярно-пористые тела). Высокомолекулярные соединения - ВМС (коллоидная химия ВМС, свойства, набухание, студни). Коллоидные поверхностно-активные вещества, их классификация и свойства.
57
4.3. Подготовка, выполнение, оформление и примерные темы курсовых
работ. Критерии оценки курсовых работ
Курсовая работа – это самостоятельная работа студента, основной
целью и содержанием которой является развитие навыков теоретических и
экспериментальных
исследований,
инженерных
расчетов,
составления
технико-экономического обоснования различных решений или обобщений,
способствующих успешной подготовке к выполнению дипломного проекта
(работы),
оценка
результатов
исследований,
при
необходимости
–
оформление графической части.
Курсовые работы в данном курсе являются необходимой учебноисследовательской деятельностью для закрепления и совершенствования
навыков проведения испытаний (экспертизы) физико-химических свойств
товаров и установления соответствия их нормативам ГОСТ, а также хорошей
подготовкой
к
выполнению
дипломной
работы,
включающей
экспериментальную часть.
Курсовые работы должны быть оформлены, согласно стандарта АмГУ
(ГОУВПО «АмГУ») 2006 г. и проходят обязательный нормоконтроль.
В работе должны быть отражены следующие вопросы: классификация,
состав, технология изготовления (кратко) товара, требования к оценке
качества, оценка качества товара и его назначение.
Структурные части должны соответствовать стандарту: титульный
лист, реферат, содержание, введение, теоретическая часть, экспериментальная часть (с описанием исследуемых образцов товара), заключение,
библиографический список, приложение.
Курсовая работа защищается публично. Студент готовит доклад по
исследуемой теме, оформление, если необходимо.
Исследования проводятся студентами самостоятельно в лаборатории
физико-химического анализа по определенным темам. Ниже предлагаются
примерные темы для выполнения курсовых работ.
58
Примерные темы курсовых работ.
I. Изделия парфюмерно-косметические:
1. Душистые воды.
2. Духи.
3. Одеколоны.
4. Губные помады.
5. Кремы.
6. Пудры.
7. Средства по уходу за волосом, телом.
8. Декоративная косметика (тушь для ресниц, подводка, тени и др.).
II. Изделия бытовой химии:
9. Зубные пасты, порошки.
10. Туалетное мыло.
11. Хозяйственное мыло.
12. СМС (синтетические моющие средства): порошки, пасты, шампуни,
ополаскиватели, бальзамы и т.д.
13. Отбеливатели.
Ш. Ткани и изделия из них:
14. Хлопчатобумажные.
15. Синтетические.
16. Шелковые.
17. Шерстяные.
18. Лавсановые.
19. Смешанные.
IV. Материалы и изделия других типов и назначений:
20. Бумага и изделия из нее.
21. Игрушки детские: пластмассовые, резиновые.
22. Игрушки детские: мягкие.
23. Посуда и изделия фарфоровые, фаянсовые.
24. Посуда и изделия из стекла.
59
25. Посуда и изделия хрустальные.
26. Посуда и изделия металлические.
27. Бензин.
28. Дизельное топливо.
29. Масла моторные и смазочные.
30. Полимерные материалы и изделия из них (линолеум, строительные,
отделочные материалы и изделия, посуда, упаковочный материал и
др.). Горючесть полимерных материалов.
31. Обои (бумажные, полимерные, текстильные на бумажной основе, на
основе из нетканых материалов (флизелин).
32. Плитка керамическая для внешней и внутренней отделки.
33. Ковры и ковровые изделия.
34. Лакокрасочные материалы.
35. Древесина и изделия из дерева.
36. Кожа и изделия из кожи.
Критерии оценки курсовых работ.
Курсовая
работа
оценивается
после
публичной
защиты
дифференцированной оценкой «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и
«неудовлетворительно» по следующим критериям:
1. На «отлично» оценивается курсовая работа, выполненная и
офор-
мленная согласно всем вышеперечисленным требованиям. При защите
студент
должен
свободно
и
полно
докладывать
о
целях, задачах
выполненной курсовой работы. Объективно описывать теоретические
положения по исследуемому товару и отлично владеть методикой
проведения
эксперимента. Правильно и с глубоким смыслом оценивать
результаты проведенных испытаний, делать корректные выводы при оценке
качества исследуемого товара на соответствие нормам ГОСТ.
2. На «хорошо» оценивается курсовая работа,
выполненная согласно
требованиям п.1, но студент допускает некоторые непринципиальные
неточности или ошибки, которые легко исправляет.
60
3. На «удовлетворительно» оценивается работа по всем
вышепере-
численным требованиям, но студент при этом не все вопросы теоретической
и
экспериментальной
части
излагает
в
полном
объеме,
допускает
непринципиальные неточности и ошибки. Студент недостаточно владеет
материалом курсовой работы, не совсем корректно оценивает результаты
испытаний.
4. На «неудовлетворительно» оценивается курсовая работа, выполненная
и
оформленная
с
большими
нарушениями
вышеперечисленных
требований п.1. При защите студент плохо владеет как теоретическим, так и
экспериментальным материалом, не может логично изложить проведенные
испытания, сделать корректные выводы по результатам исследования.
5. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ
Вопросы для подготовки к зачету
1. Понятие «качество товара». Показатели качества и потребительские
свойства товаров.
2. Вещество.
Материал.
Смеси.
Классификация
веществ.
Чистота
вещества. Агрегатные фазовые и физические состояния веществ.
3. Растворы: виды и свойства. Растворимость. Химическое равновесие в
растворах. Растворы электролитов и неэлектролитов.
4. Осмос. Экстракция. Возгонка.
5. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем. Коллоидные
растворы: виды, свойства, получение.
6. Золи и суспензии. Эмульсии. Пены. Аэрозоли, сыпучие материалы.
7. Коллоидные ПАВ, их классификация и свойства.
8. Вязкость. Виды вязкости. Текучесть. Вязкость растворов полимеров.
Реология. Методы определения вязкости.
9. Плавление. Температура плавления. Теплота плавления. Зависимость
Тпл. от вида связей в молекулах. Плавление неорганических и
61
органических веществ.
10. Кипение. Упругость паров и температура кипения. Зависимость Ткип. от
внешних факторов и молекулярной массы.
11. Плотность. Относительная плотность. Плотность сыпучих и пористых
веществ. Денсиметрия. Определение плотности жидких тел.
12. Физико-механические свойства товаров (ФМСТ): масса материалов и
изделий.
13. Механические свойства (прочность, упругость, деформация). Виды
деформации. Твердость. Хрупкость. Эластичность.
14. Термические
свойства
материалов
и
изделий:
теплоемкость,
теплопроводность, термическое расширение, термическая стойкость,
теплозащитная способность, огнестойкость и др.
15. Оптические свойства материалов и изделий: цвет, блеск, прозрачность,
матовость, преломляемость.
16. Оптические свойства материалов и изделий: Спектральные области.
Цветовой
тон,
яркость
и
светлота,
насыщенность
света.
Ахроматические и хроматические, теплые и холодные цвета.
17. Электрические свойства материалов и изделий: электропроводность,
удельное
электрическое
сопротивление,
диэлектрическая
проницаемость.
18. Акустические
свойства
материалов
и
изделий.
Физические
и
психофизические показатели звука. Спектр звука. Величины уровня
шума. Сила, высота, скорость звука. Тоны.
19. Химические
свойства
щелочестойкость;
материалов
отношение
и
к
изделий:
действию
водо-,
кислото-,
окислителей,
восстановителей, растворителей, светопогоды.
20. Модификация физико-химических свойств материалов и изделий при
различных технологических процессах.
21. Физико-химические свойства товаров. Сорбционные свойства (водо-,
паро-, воздухо- и пылепроницаемость).
62
22. Общая
характеристика
физико-химических
(инструментальных,
измерительных) методов анализа качества НПТ.
23. Методы и приборы для измерения структурно-механических свойств
НПТ.
24. Хроматографические методы контроля качества НПТ: классификация
методов, методики проведения анализа. Теоретические представления
в хроматографии.
25. Жидкостная хроматография: ионообменная (катиониты и аниониты),
распределительная
(бумажная,
тонкослойная),
адсорбционная
(колоночная) хроматография и др. виды.
26. Газовая
хроматография:
адсорбционная
и
газожидкостная
хроматография. Хроматограммы и их характеристика.
27. Основные
характеристики
электромагнитного
излучения.
Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Атомные
и молекулярные спектры. Оптические характеристики. Спектральные
области. Законы светопоглощения.
28. Молекулярная
спектрометрия
(абсорбционная)
-
МАС:
фотоэлектроколориметрия (ФЭК). Теоретические и практические
основы фотоэлектроколориметрии.
29. Люминесцентные методы анализа (ЛМА). Особенности и общая
характеристика.
30. Инфракрасная спектроскопия
при определении качества (ИКС).
Теоретические и практические основы метода.
31. Рефрактометрия. Закон преломления. Основы рефрактометрических
измерений.
32. Радиометрические методы контроля качества НПТ.
33. Масс-спектрометрические
методы
контроля
качества
НПТ.
Элементный анализ.
34. Термические методы контроля качества НПТ. Теоретические и
практические основы метода.
63
35. Электрохимические методы контроля качества НПТ: классификация
методов,
индикаторные
электроды
и
электроды
сравнения.
титрование.
рН-метрия,
Гальванический элемент.
36. Потенциометрия.
Потенциометрическое
измерение рН колориметрическим методом. Методика работы на
потенциометре (рН-метре).
Критерии оценки знаний
1. Зачет при отсутствии экзамена служит формой контроля усвоения
дисциплины в целом. Результаты сдачи зачетов оцениваются отметкой
«зачтено».
2. К сдаче зачета допускаются студенты, выполнившие учебный план:
- регулярно посещавшие лекции данного курса;
- подготовившие, выполнившие и защитившие все лабораторные
работы;
- выполнившие все работы промежуточного контроля знаний,
самостоятельные
и
контрольные
работы,
домашние
индивидуальные
расчетно-графические, расчетные задания на положительную оценку.
При наличие пропусков и неудовлетворительных оценок
темы
пропущенных занятий должны быть отработаны, выполнены и защищены
лабораторные работы, а также пройдены устные собеседования по
пропущенным темам.
3. Студенты, успешно обучавшиеся в течение семестра, получившие
максимальное число хороших и отличных оценок за все виды текущего и
промежуточного контроля, выполнявшие успешно все требования по п. 2.
имеют право на получение автоматического зачета.
Все остальные студенты допускаются к устной форме зачета по
вопросам зачета.
4. В случае оценки «не зачтено» студент направляется на пересдачу
64
зачета, которая проводится также по вопросам к зачету в письменной или
устной форме.
Итоговая оценка, как правило, включает не только ответ на вопросы
зачета, но не менее 50% успешной работы в семестре по всем формам
занятий. Если студент дает неполные, недостаточные ответы, дает
неправильные
определения,
допускает
принципиальные
ошибки
преподаватель имеет право задавать дополнительные вопросы в рамках
учебной
программы
для
выяснения
усвоения
студентом
материала
изучаемого курса, глубины знаний, умений и навыков.
5. В случае получения оценки «не зачтено» при повторной пересдаче
студент сдает экзамен устно комиссии.
Программные вопросы доводятся до сведения студентов за месяц до
зачета.
6. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Ч. 1, 2. – М., ВШ., 2003.
2. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. (в двух
книгах). – М., ВШ., 2000.
3. Родина Т.А., Митрофанова В.И. Методы химического анализа
(избранные
главы):
Учеб.
пособие.
–
Благовещенск:
Изд-во
Амурского гос.ун-та, 2005.
4. Васильев В.П. и др. Аналитическая химия. Лабораторный практикум.
– М., Дрофа., 2004.
5. Васильев В.П. и др. Аналитическая химия. Сборник вопросов,
упражнений и задач. – М., Дрофа., 2003.
6. Кушниренко В.В. Физико-химические константы для определения
качества товара. – Благовещенск: Изд-во Амурского гос.ун-та, 2001.
65
7. Бабкина
Н.А.
Экспертный
метод
в
оценке
потребительских
показателей качества. – Благовещенск: : Изд-во Амурского гос.ун-та,
2000.
8. Скуратовская
О.Д.
Контроль
качества
продукции
физико-
химическими методами. – М.: ДеЛи, 2000.
9. Шепелев А.Ф., Печенежская И.А Товароведение и экспертиза
непродовольственных товаров. – М.: ИКЦ «МарТ», 2003.
10. Шепелев А.Ф., Печенежская И.А., Ивахненко Т.Е. Товароведение и
экспертиза парфюмерно-косметических товаров. – Ростов-на-Дону:
Изд. центр «МарТ», 2001.
11. Шепелев А.Ф., Печенежская И.А., Мхитарян К.Р. Товароведение и
экспертиза пушно-меховых и кожевенно-обувных товаров. – Ростовна Дону: Феникс, 2002.
12. Румянцева Е.Е. Товары, вредные для здоровья. – М.: Логос, 2005.
13. Луценко И.А. Методы определения показателей качества непроовольственных товаров. Учебно-метод. пособие. – Благовещенск:
Изд-во Амурского гос.ун-та, 2003.
Дополнительная
1. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия (физикохимические методы анализа). – М., ВШ., 1991.
2. Практикум по физико-химическим методам анализа. Под ред.
Петрухина О.М. – М., Химия, 1987.
3. Исследование непродовольственных товаров. – М.: Экономика, 1986.
4. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров.- М.: ВШ,
1988.
5. Методы контроля качества. Госприемка. – М.: Знание, 1989.
6. Савина
З.Г.,
Комаровская
М.С.
Практические
работы
по
товароведению непродовольственных товаров. – М.: Экономика, 1987.
66
7. Физико-химические методы анализа. Под ред. Алесковского В.Б. – М.,
ВШ., 1980.
8. Шишкин И.Ф. Основы метрологии, стандартизации и контроля
качества. - М.: Изд. Стандартов, 1988.
9. Шепелев А.Ф., Печенежская И.А. Товароведение и экспертиза электротоваров. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.
10. Шепелев А.Ф., Печенежская И.А., Туров А.С. Товароведение и
экспертиза ювелирных и металлохозяйственных товаров. – Ростов-наДону: Феникс, 2002.
11. Товароведение непродовольственных товаров. Учеб. пособие. Рек.
Мин. Обр. РФ/ Н.С. Моисеенко. Ч.1. Ткани, одежда, трикотаж, обувь,
галантерея, парфюмерия, косметика, посудохохяйственные товары. –
2001.
12. Товароведение.
Экспертиза.
Стандартизация.
Под
ред.
В.Я.
Горфинкеля, В.А. Швандара. – М.: ЮНИТИ-ДИАНА, 2006.
13. Киреев А.П. Краткий курс физической химии. – М., ВШ., 1978.
14. Ван Флек Л. Теоретическое и прикладное материаловедение. – М.:
1975.
15. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа.
– М., Мир, 1997.
16. Шапиро С.А., Шапиро М.А. Аналитическая химия. – М., ВШ., 1979.
17. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. – М.: ВШ, 1982.
18. Балезин С.А. и др. Основы физической и коллоидной химии. – М.,
ВШ., 1987.
19.Балезин С.А. Практикум по физической и коллоидной химии. – М.,
Просвещение, 1980.
20. Ким А.М. Органическая химия. – Новосибирск: Сиб. Изд., 2001.
21. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. – М., Мир, 1976.
67
22. Материалы Интернета.
7. КОНТРОЛЬ ОСТАТОЧНЫХ ЗНАНИЙ
Примерный контрольный вариант задания
1. Дайте определение качества товара.
2. Что такое чистота вещества?
3. Перечислите показатели потребительского свойства надежности.
4. В каких единицах измеряется относительная плотность?
5. Что такое температура кипения? Показателем чего она является?
6. Перечислите механические показатели качества.
7. Дайте определение деформации.
8. Какие качества товаров и изделий характеризуют такие оптические
показатели как яркость и светлота?
9. Назовите важнейшие виды промышленной продукции.
10. Дайте определение неорганическим вяжущим материалам и приведите
примеры.
11. Как классифицируют физико-химические методы контроля качества?
12. Какой показатель измеряют с помощью метода рефрактометрии?
13. Где применяется люминесцентный метод контроля?
14. На чем основан метод хроматографии?
15. К каким видам анализа относится рН-метрия и при исследовании
каких товаров наиболее часто используется?
68