Эмелло Г.Г., Крисько Л.Я., Шичкова Т.А.

Белорусский государственный технологический университет

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА «ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ»

Дисциплина «Поверхностные явления и дисперсные системы» завершает общехимическое образование студентов химико-технологических специальнос-тей Белорусского государственного технологического университета. Объектами изучения данной дисциплины являются гетерогенные системы с высокоразвитой поверхностью раздела фаз (дисперсные системы), а также процессы, протекающие в таких системах в межфазном поверхностном слое (поверхностные явления). Практически нет производства, тем более химического, в технологических процессах которого поверхностные явления (адсорбция, адгезия, смачивание и др.) и дисперсные системы (эмульсии, суспензии, пасты, порошки) не играли бы значительную роль.

Эффективное управление технологическими процессами и решение вопросов по защите окружающей среды невозможно без знания теоретических основ данной дисциплины. Специалист с квалификацией «инженер-химик-технолог» должен знать как свойства дисперсных систем и способы их получения, стабилизации и разрушения, так и условия и закономерности протекания поверхностных явлений.

По учебному плану нашего ВУЗа общее количество часов, отведенных на данную дисциплину, составляет 103, из них: 36 часов – лекции, 36 часов – лабораторные занятия и 31 час – самостоятельная работа. При этом практические занятия и зачет учебным планом не предусмотрены. В конце семестра студенты получают допуск к экзамену по итогам выполнения лабораторного практикума. Следовательно, при изучении данной дисциплины основная нагрузка приходится на лабораторный практикум и самостоятельную работу студентов. Поэтому методика проведения лабораторного практикума должна быть такой, чтобы у преподавателя была возможность активизировать самостоятельную работу студентов и при этом осуществлять постоянный текущий контроль их знаний.

В связи с этим мы усовершенствовали методику проведения лабораторного практикума, основными особенностями которой стали:

1. Круговая система выполнения лабораторных работ – выполнение не дублирующих друг друга работ группами (по 2-3 человека).

2. Допуск к выполнению лабораторной работы – знание студентами методической и экспериментальной частей, касающихся выполняемой работы и приведенных в методических указаниях [1].

3. Защита лабораторной работы – отчет каждого студента, включающий: знание теоретического материала по теме выполненной работы [1], умение обрабатывать полученный экспериментальный материал, делать выводы и анализировать ошибки, а также решать задачи, предложенные в методических пособиях кафедры [2-4].

4. Выполнение последующей лабораторной работы только после защиты предыдущей.

Применение данной методики позволило лектору исключить из курса лекций теоретический материал, который студенты самостоятельно изучают в ходе выполнения лабораторного практикума. За счет этого был расширен круг вопросов, рассматриваемых в лекционном курсе в рамках отведенных на данную дисциплину часов. Например, на лекциях появилась возможность более подробно рассматривать разделы, крайне важные для подготовки будущих химиков-технологов: реологические свойства структурированных дисперсных систем; адсорбционные свойства нанопористых углеродных материалов и др.

В ходе усовершенствования методики проведения лабораторного практикума были разработаны новые лабораторные работы с учетом специализации студентов, изучающих данную дисциплину. Например, для студентов специальности «Охрана окружающей среды», которые должны знать методы очистки природной воды и сточных вод промышленных предприятий, мы ввели в лабораторный практикум работу «Определение флокулирующей способности полимеров».

Многие технологические процессы связаны с протеканием таких поверхностных явлений, как адгезия, смачивание, капиллярные явления. Поэтому для студентов специальности «Химическая технология неорганических материалов» была разработана лабораторная работа «Определение угла смачивания. Расчет работы адгезии». Выполняя данную работу, студенты знакомятся с различными методами определения угла смачивания (метод «капли» и метод «пузырька»), вычисляют количественные характеристиками процесса адгезии и капиллярных явлений, приобретают практические навыки их определения и расчета. Для студентов этой же специальности в лабораторный практикум была введена работа «Макроэлектрофоретический метод определения электрокинетического потенциала». В процессе выполнения этой студенты учатся определять знак и величину заряда частиц дисперсной фазы, что необходимо при приготовлении неорганических суспензий с заданными свойствами.

Известно, что в промышленности и народном хозяйстве широко используются поверхностно-активные вещества, и особенно коллоидные ПАВ. Поэтому нами была разработана лабораторная работа «Определение критической концентрации мицеллообразования в растворах коллоидных ПАВ», при выполнении которой студенты специальностей «Химическая технология органических веществ», «Биотехнология» и «Биоэкология» изучают механизм образования лиофильной дисперсной системы и ее свойства, знакомятся с явлением солюбилизации и с практическим применением коллоидных ПАВ при решениии задач охраны окружающей среды.

С целью изучения поверхностных явлений, протекающих на границе раздела двух взаимно несмешивающихся жидкостей, для студентов специальности «Технология органических веществ» была поставлена лабораторная работа «Определение поверхностного натяжения на границе раздела жидкость 1 – жидкость 2». Выполняя ее, студенты знакомятся с закономерностями протекания явлений смачивания (несмачивания) и растекания одной жидкости по поверхности другой.

Усовершенствованная методика проведения лабораторных занятий явилась весьма эффективной. Например, важным оказалось то, что, работая по круговой системе, студенты помогают друг другу овладевать знаниями, поэтому даже слабо подготовленные из них способны в течение семестра освоить теоретический материал и самостоятельно выполнить запланированный эксперимент. Применение данной методики позволило говорить о повышении уровня знаний студентов по курсу «Поверхностные явления и дисперсные системы», о чем свидетельствуют результаты экзаменов.

Литература:

1. Шершавина А.А., Крисько Л.Я., Эмелло Г.Г., Шичкова Т.А., Клындюк А.И. Поверхностные явления и дисперсные системы. Лабораторный практикум для студентов химико-технологических специальностей. – Мн., БГТУ, 2005. – 105с.

2. Эмелло Г.Г., Шичкова Т.А., Крисько Л.Я., Клындюк А.И. Поверхностные явления и дисперсные системы. Вопросы и задачи для самостоятельной работы и контроля текущих знаний студентов – Минск, БГТУ, 2004. –28с.

3. Шычкова Т.А. Метады атрымання i каагуляцыя калоiдных раствораý. Пытаннi i задачы для самастойнай работы i кантролю бягучых ведаý студентаý па курсу «Паверхневыя з¢явы i дысперсныя сiстэмы» для студэнтаý хiмiка-тэхналагiчных спецыяльнасцей – Мiнск, БДТУ, 1997. –17с.

4. Бутько Т.А., Дудчик Г.П., Крисько Л.Я. Методические указания к лабораторным занятиям по разделу «Свойства лиофобных дисперсных систем» курсов «Коллоидная химия» и «Физическая, коллоидная химия и физико-химические методы анализа». – Минск, БГТУ, 1989. –48 с.