Ви є тут

Головна » Інститути » Фізико - технічний інститут » Інженерно-фізичний факультет

Кафедра хімії та екології

Емблема кафедри «Хімія та екологія» ЗНТУ

Кафедра «Хімія та екологія»

Рік початку діяльності: 1946

 

Керівництво:

Завідувач кафедри: д.фарм.н., професор Капітан Олександр Віталійович

 

Контакти:

адреса кафедри: вул. Жуковського 64, м. Запоріжжя, Україна, 69063
аудиторія (кабінет): 380-А
тел.: +380(61)7698272
e-mail: kafedra_xe@zntu.edu.ua

Розклад занять студентів денної форми навчання та консультацій викладачів кафедри хімії та екології на ІІ семестр 2016-2017 навчального року

Кафедра хімії та екології – одна з найстаріших в університеті, їй понад 65 років. 1946 рік – рік заснування кафедри. Засновником кафедри та першим її завідувачем був кандидат хім. наук доцент М.Ф.Скалозуб. У надзвичайно скрутні повоєнні роки завдяки відчайдушним зусиллям  М.Ф.Скалозуба та його колег кафедра почала повноцінно діяти. За ті роки, що вона існує, керівництво кафедрою припадало на долю різних вчених, але кожен з них вкладав свою частку у розвиток кафедри, завдяки чому було створено сучасну навчально – лабораторну базу. Т.Т.Буравльов, О.С. Гарбузов, Б.Б. Гавриленко – провідні вчені, відомі в Україні та в ближньому й дальньому зарубіжжі.

Сьогодні колектив кафедри очолює к.х.н. доцент О.В.Капітан. На кафедрі працюють: д.ф.н., професор Б.Б. Гавриленко, доценти, кандидати наук Л.П.Осаул, Н.І.Пономаренко, ст.викл. В.М.Повзло та Л.М.Незгода, асистенти О.О.Швець та М.Ф.Гапоненко. Також на умовах сумісництва кафедра залучає провідних фахівців з науковим ступенем та вченими званнями з кафедр університета та інших установ.

Кафедру хімії та екології акредитовано за ІV рівнем, що надає право працювати не тільки з майбутніми бакалаврами, а й з магістрами.

Місія кафедри – сприяти підготовці висококваліфікованих фахівців різних спеціальностей, підвищуючи їх обізнаність в таких дисциплінах, як хімія та екологія, підвищити зацікавленість дот екологічних проблем, сприяти розвитку системного мислення, що є необхідним для розуміння глобальних взаємозв'язків між різними аспектами людської діяльності та змінами, що відбуваються на Землі. Викладачами кафедри підготовлено монографії та навчальні посібники: " Концепція сучасного природознавства", " Економіко-правові важелі раціонального природокористування", " Очерки о проблемах экологии", "Соціальна екологія", підручник з дисципліни " Екологія рідного краю" для 11-го класу школи та методичні посібники, контрольні роботи з хімії, екології, концепції сучасного природокористування, корозії та захисту від корозії та аналітичної хімії для студентів денної та заочної форм навчання всіх спеціальностей університету.

Кафедра підтримує дружні стосунки із спорідненими кафедрами інших навчальних закладів України, Росії, Китаю, Польщі, Білорусі та інших країн. Викладачі систематично підвищують свою кваліфікацію на провідних підприємствах України та вищих навчальних закладах Запоріжжя.

 

Контакти

Телефони кафедри хімії та екології:

Завідувач кафедри (ауд. 374) – 7-69-83-92

Викладацька (ауд. 380 а) – 7-69-82-72

Лабораторії екологічних лабораторних робіт (ауд. 377) – 7-69-85-31

Лабораторії для виконання науково-дослідних робіт (ауд. 375, 375 а)

 

Кафедра має 4 навчальні хімічні лабораторії, 2 лабораторії для науково-дослідницьких робіт, 1 лабораторія для виконання робіт з курсу «Основи загальної екології», 1 аудиторія – препараторна. На кафедрі 4 комп’ютери, є сучасне обладнання: атомно-абсорбційний спектрофотометр С-115 ФК, газохроматографи СЕЛМИ – Хром та Цвет, потенціостат П-5848, фотометр КФК-3, іономіри И-120.2 та ЭВ-134, газоаналізатор УГ-2, електрозвуковий диспергатор УЗ 2Н-А.

Хімія. Формується система знань, які мусить мати кожен фахівець. Знання загальних теоретичних основ хімії сприяє розвитку логічного мислення, матеріалістичного сприйняття світу дає можливість мати сучасне наукове уявлення про матерії і форми її існування, про механізми перетворення механічних сполук. Курс складається з теоретичних основ та теоретичної бази. Під час лабораторних занять студенти мусять засвоїти теоретичний матеріал курсу, навчитися виконувати теоретичні експерименти та навчитися аналізувати фактичний матеріал на теоретичній основі. Викладається для студентів всіх спеціальностей денної і заочної форм навчання.

Корозія та захист металів. Курс викладається для студентів за професійним спрямованням ливарне виробництво чорних та кольорових металів.

Аналітичний контроль металургійного виробництва. Курс складається з теоретичної та лабораторної частин і спрямований для засвоєння студентами металургійних спеціальностей всіх форм навчання. Його завдання надати теоретичні знання та практичні навички визначення вмісту компонентів у сплавах хімічними і фізико-хімічними методами.

Основи загальної екології. Курс складається з теоретичної та лабораторної частин і спрямований для засвоєння студентами всіх спеціальностей денної і заочної форм навчання. Його завдання надати засвоєння теоретичного курсу, прищеплення студентам практичних навичок у виконанні екологічних досліджень та усвідомлення необхідності ощадливого ставлення до природи, дотримання принципів інженерної етики відносно санітарних вимог до стану довкілля.

Концепція сучасного природознавства. Курс викладається для студентів спеціальності «Менеджмент організацій» денної і заочної форм навчання. Курс спрямований на поглиблення знань фізики та хімії та використання основних законів на практиці.

Хімія англійською мовою. Курс складається з теоретичної та лабораторної частин і викладається для студентів спец груп, що вивчають «Технічний переклад» та електротехнічних спеціальностей груп ЕА. Курс спрямований на вироблення навичок використовування на практиці теоретично набутих знань з хімії та поповнення словникового запасу хімічних термінів.

 

 

№ п/п

Назва видання

Автори

Вид видання

1

Хімія   "Курс лекцій"

2 частини

Л.П. Осаул

ЗДТУ, Запоріжжя, 1997

2

Соціальна екологія

Б.Б.Гавриленко

Навчальний посібник для студентів інженерних та економічних спеціальностей вищих навчальних закладів. "Дике Поле", Запоріжжя, 1991

3

Економіко – правові важелі раціонального природокористування

Б.Б.Гавриленко

Навчальний посібник, "ПОЛІГРАФ",Запоріжжя, 2004

4

Новые концепции современного  естествознания

Б.Б.Гавриленко

Учебное пособие, " Паритет – Пресс" , Запорожье, 2002

5

Курс лекций "Загальна хімія" з ангійської BASICS OF GENERAL CHEMISTRY у      3 – х частинах

О.В. Капітан

Друкарня ЗМІ , 2004

6

Початковий англійсько- російско-український хімічний словник SMALL ENGLISH-RUSSIANI-UKRAINIAN CHEMICAL DICTIONARY

О.В. Капітан

Друкарня ЗМІ , 2004

 

 

 

 

 

 

7

Методичні вказівки до лабораторного практикуму GENERAL CHEMISTRI

О.В. Капітан

Друкарня ЗМІ , 2004

 

 

8

Методичні вказівки для самостійної роботи студентів денної та заочної форми навчання " Будова атома"

Н.І.Пономаренко, І.Г Семенова

Запоріжжя,ЗНТУ, 2001

9

Методичні вказівки з дисципліни "Хімія" для студентів технічних спеціальностей

М.Ф.Бомбушкар

Запоріжжя, ЗНТУ, 2002

10

Методичні вказівки до лабораторного практикуму  "Корозія та захист металів"

О.В.Капітан

Л.П.Осаул

В.М.Повзло

Л.М.Незгода

Запоріжжя, ЗНТУ, 2002

11

Методичні вказівки до практичних робіт з дисципліни "Концепції сучасного природознавства" для студентів спеціальності "Менеджмент організацій" денної форми навчання

І.Г.Семенова

Запоріжжя, ЗНТУ, 2003

12

Методичні вказівки для самостійної роботи з курсу "Загальна хімія" для студентів денної і заочної форм навчання всіх спеціальностей

 

Н.І.Пономаренко

Запоріжжя, ЗНТУ, 2003

13

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни  "Аналітичний контроль металургійного виробництва" для студентів металургійних спеціальностей всіх форм навчання, КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ

Ю.М.Федорченко

Запоріжжя, ЗНТУ, 2004

14

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни  "Основи загальної екології" для студенті всіх спеціальностей всіх форм навчання

 

О.В.Капітан

Л.П.Осаул

Ю.М.Федорченко

та інш.

Запоріжжя, ЗНТУ, 2007

 

Дотримуватися правил роботи з хімічними речовинами та склом. Розмішувати розчини, не торкаючись стінок посуду скляною паличкою.

 

Лабораторна  робота   

ОЧИЩЕННЯ ЗАБРУДНЕНОЇ ВОДИ ЗА ДОПОМОГОЮ КОАГУЛЯЦІЇ

Мета роботи : ознайомитися з одним із методів водопідготовки та очищення стічних вод.

1.1 Загальні відомості

                        Природні  води  перед  їх  використанням для технічних і побутових потреб, а також стічні води перед їх скиданням у водойми повинні бути, по можливості, максимально очищені від забруднень. Природні, а тим більше стічні води, крім розчинених домішок, містять нерозчинні речовини органічної і неорганічної природи у вигляді   колоїднодисперсних частинок розміром від 0,1 до 0,0001 мм (суспензії  ґрунту, емульсії жиру, мікроорганізми й т.п.), видалити які досить складно. Маса цих частинок настільки мала, що броунівського руху молекул води достатньо для постійної підтримки їх у диспергованому стані, тому  видалити їх відстоюванням практично неможливо. Складним є також фільтрування, оскільки грубопористі фільтри не затримують колоїдні часточки, а тонкопористі - швидко замулюються.

            Найбільш ефективним методом очищення великої кількості води від колоїднодисперсних частинок є коагуляція (від лат. сoagulum  - згусток) - об’єднання дрібних частинок дисперсної фази у великі агрегати з наступним їх осадженням. Втім самоплинне злипання цих частинок часто ускладнюється або внаслідок їх взаємного відштовхування завдяки наявності на їх поверхні однойменного електричного заряду (теорія Дерягіна–Ландау–Фервея–Овербека,  ДЛФО), або внаслідок формування між ними структурно-механічного бар’єру з адсорбованих молекул поверхнево-активних речовин (теорія Ребіндера)  [1, Глава Х]. Тому у воду додають коагулянт – речовину, яка здатна викликати або прискорювати коагуляцію. В якості коагулянтів широко застосовуються солі алюмінію й заліза ( Al2(SO4)3, Al(OH)2Cl, NaAlO2, Fe2(SO4)3, FeCl3, а також їх суміші), які при розчиненні у воді піддаються   гідролізу  і утворюють  нерозчинні  гідроксиди [1, Глава VIII]:

Al2 (SO4)3 + 6H2O = 2Al (OH)3↓ + 3H2SO4

Al (OH)2Cl + H2O = Al (OH)3↓ + HCl

Fe2 (SO4)3  + 6H2O = 2Fe (OH)3↓ + 3H2SO4

Частинки гідроксиду утворюють колоїд, який взаємодіє з часточками забруднень і викликає їх коагуляцію. У цьому випадку має місце так звана гетерокоагуляція, при якій дві колоїдні системи коагулюють одна одну. Далі відбувається досить швидка седиментація (від англ. sedimentation – осадження) укрупнених частинок дисперсної фази і вода освітлюється.

 
 


       
 

            Найменша концентрація Сп коагулянту, що викликае коагуляцію, називається  порогом коагуляції.

            Для прискорення седиментації у воду після коагулянту додають флокулянт (від англ. flocks – пластівці) – високомолекулярну речовину, молекули якої внаслідок великої довжини поєднують агломеровані частки у тривимірні пластівці більшого розміру. Одним з найбільш доступних флокулянтів є розчин силікату калію (силікатного клею), який при розведенні водою гідролізує з утворенням силікатної кислоти:   

K2SiO3 + 2H2O = 2KOH + H2SiO3

            Молекули кремнієвої кислоти легко полімеризуються  і  з’єднують пластівці коагулянту, внаслідок чого прискорюється осадження й ущільнюється осад.

 

 
 


            Крім того, луг, що утворився внаслідок гідролізу силікату калія, нейтралізує  кислоту, отриману при гідролізі  коагулянту:

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O

 

1.2  Контрольні  запитання

1. Коротко  сформулюйте  принципи  класифікації   дисперсних систем. Яка різниця між колоїдами, суспензіями, емульсіями й пінами? Наведіть приклади стійких дисперсних систем, з якими ви стикаєтесь у повсякденному житті.

2. Чому в якості коагулянтів використовують саме солі алюмінію та заліза?

3. Які технологічні процеси застосовуються для переробки осаду, одержаного після коагуляційного очищення води?

           

1.3 Матеріали, інструмент, прилади, обладнання

Скляний балон ємністю 3 літра,  6 склянок місткістю 500 мл, вимірювальні циліндри на  25 та 200 мл, скляні палички.

 Наважка  Al2(SO4)3·18H2O, розчин силікатного клею.

 

1.4 Вказівки з техніки безпеки

                        Дотримуватися правил роботи з хімічними речовинами та склом. Розмішувати розчини, не торкаючись стінок посуду скляною паличкою.

1.5 Порядок проведення лабораторної роботи

Дослід 1. Визначення   ефективної концентрації коагулянту.

            Приготувати необхідну для дослідження кількість забрудненої води, для чого жменю грунту заколотити у трьох літрах води. Приготувати розчин коагулянту, для чого зважити на технічних терезах 1 г кристалічного Al2(SO4)3?18H2O і розчинити його в 200 мл води. Після чого налити по 400 мл забрудненої води в шість склянок місткістю 500 мл. Одну склянку залишити для контролю, а в п’ять інших додати відповідно  5, 10, 15, 20 і 25 мл розчину коагулянту. Відразу  ж  після внесення  коагулянту  вміст кожної склянки необхідно інтенсивно перемішувати протягом 1 хвилини, потім залишити розчин відстоюватися. Через 5-10 хвилин оцінити процес освітлення води візуально у порівнянні з контрольною склянкою. Заповнити  таблицю,   користуючись  якісними   оцінками  коагуляції: ''відсутня'', ''задовільно'', ''добре'', ''відмінно''. Обчислити концентрацію коагулянту в розчині в мг/л.

            Найменша концентрація, якій відповідає помітна коагуляція, є ефективною концентрацією, придатною для очищення води.

           

Таблиця 1.1 - Результати визначення ефективної концентрації коагулянту

Об’єм проби води         (мл)

Об’єм розчину  коагулянту         (мл)

Загальний об’єм розчину  (мл)

Маса коагулянту

(мг)

Концент-рація коагулянту        (мг/л)

Оцінка процесу  коагуляції

1

400

5

405

 

 

 

2

400

10

410

 

 

 

3

400

15

415

 

 

 

4

400

20

420

 

 

 

5

400

25

425

 

 

 

6

400

-

400

-

 

 

 

Дослід 2. Використання флокулянту для прискорення процесу седиментації.

Налити по 400 мл забрудненої води у дві склянки місткістю 500 мл додати в кожну визначену вами ефективну кількість коагулянту й перемішати вміст протягом 1 хвилини. Після цього одну колбу залишити відстоюватися, а в другу додати краплину силікатного клею й перемішати. Через 3–5 хвилин візуально порівняти швидкість коагуляції й щільність осаду в обох склянках.

Окисно-відновні реакції

 

Методичні вказівки.

 

Студент, якому дісталося вивчання цієї теми, повинен засвоїти такі поняття: ступінь окиснення, окислювач та відновник, процес окиснення та відновлення, міжатомні та міжмолекулярні процеси окиснення-відновлення та диспропорціювання.

 При вивчанні окисно-відновних реакцій студент повинен набути таких навичок: знаходити ступінь окиснення атомів елементів в молекулах сполук, давати характеристику окисно-відновним властивостям елемента в заданому ступені окиснення, вміти складати рівняння окисно-відновних реакцій та вміти знаходити коефіцієнти в цих рівняннях.

 

Розв`язування типових задач.

 

Приклад 8.2.1 Знайти ступінь окиснення Хлору в сполуках: ,  та пояснити, яка сполука є тільки окислювачем, тільки відновником, а яка може проявляти як окислювальні, так і відновні властивості.

Розв’язання:  Знаходимо ступінь окиснення хлору в наведених сполуках, виходячи з електронейтральності молекули, та пам’ятаючи, що струмінь окиснення кисню дорівнює –2, а натрію +1.

 

Na+1Cl–1;  Na+1Cl+1O–2;  Na+1Cl+5O3–2;  Na+1Cl+7O–2

 

Речовина виконує тільки відновлювальну реакцію, тобто є безумовним відновником в тому разі, коли її молекула вміщує атом, існуючий у нижчому ступені окиснення, і завдяки тому спроможний тільки на процес віддачі (вилучення) електронів. Для неметалів мінімальне значення ступеня окиснення відповідає числу електронів, що не вистачає до завершення зовнішнього енергетичного рівня і має знак “мінус” (–), тобто - (8 – N), де N - номер групи періодичної системи, де знаходиться цей елемент. Таким чином, для хлору мінімальний ступінь окиснення дорівнює –1, тому ця речовина у такому стані (Cl) може виявляти тільки відновлювальні властивості.

Атом елемента у вищому ступені окиснення може тільки приєднувати електрони і тому є виключно окислювачем. Максимальний ступінь окиснення дорівнює загальному числу валентних електронів, що має знак “ + ”, або в загальному вигляді “+N”, де N - номер групи елемента у періодичній таблиці. Тому для хлору значення максимального ступеня окиснення відповідно дорівнює +7. Звідси випливає що NaClO4 може виявляти тільки окислювальні властивості.

Сполуки NaClO3 та NaClO вміщують атоми хлору в проміжних ступенях окиснення (+5 та +1 відповідно), тому в залежності від умов реакції вони можуть (спроможні) виявляти як відновні так і окислювальні властивості. Наприклад:

 

NaCl+5O3 + 3H2SO4 = NaCl + 3H2SO4

окислювач

NaCl+5O3 + I2 + H2O = NaClO4 + 2HI

Відновлювач

 

Приклад.Користуючись методом електронного балансу знайдіть коефіцієнти в рівнянні окислювально-відновної реакції. Вкажіть окислювач та відновник та процеси окиснення та відновлення:

 

Cr2(SO4)3 + Cl2 + KOH = K2CrO4 + KCl + K2SO4 + H2O

 

       Розв’язання: Знаходимо ступені окиснення атомів усіх елементів, які входять до складу молекул реагуючих сполук. Зверніть увагу, що реакція проходить в лужному середовищі, тобто в присутності KOH, тому йон Хрому Cr+3, окислюючись до Cr+6, утворює хромат, тобто:

 

Cr2+3(SO4)3–2 + Cl20 + KOH = K2Cr+6O4 + KCl–1 + K2SO4 + H2O

 

Виписуємо атоми елементів, які змінили свої ступені окиснення та знаходимо число вилучених і приєднаних електронів:

 

       
   

 

2Cr+3 – 6e–  → 2Cr+6            1          процес окиснення, Cr+3

відновник

Cl20 + 2e → 2Cl–1             3           процес відновлення, Cl20

Окислювач

 

За законом збереження енергії загальне число вилучених та приєднаних електронів повинно бути однаковим. Знаходимо найменше кратне для чисел 2 і 6. Воно дорівнює 6,тому ставимо необхідні множителі перед попередньою кількістю електронів (перед двійкою множитель 3, а перед шестіркою відповідно 1). Таким чином знаходимо коефіцієнти, які ставимо у рівняння перед молекулами окислювача і відновника у лівій частині рівняння, а інші коефіцієнти підбираємо відповідно до закону збереження маси речовини. І на сам кінець цього процесу перевіряємо число атомів кисню в лівій та правій частинах рівняння:

 

Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 16 KOH = 2K2CrO4 + 6KCl + 3K2SO4 + 8H2O

 

                         Дати оцінку процесів коагуляції, визначити ефективну концентрацію коагулянту. Зробити висновки щодо використання флокулянту. Розв’язати задачу.

 

Задача. Використавши  отримане у роботі значення ефективної концентрації коагулянту, розрахуйте щоденну витрату коагулянту для забезпечення побутового водопостачання міста з населенням 800 тисяч при середній нормі водоспоживання 200 літрів за добу на одну людину.

 

1.7 Література

                        1. Глинка Н.Л. Общая  химия: Учебное пособие для вузов.- 24-е изд., испр./ Под ред. Рабиновича В.А.- Л.: Химия, 1985.- 704 с. ил.

Напрями наукових досліджень

  1. Дослідження корозії легких конструкційних матеріалів.
  2. Екологія як основа майбутнього цивілізації.

Сторінки