Учебно-практическое пособие «Химия: сборник лабораторных работ по аналитической химии и физико-химическим методам анализа, физической и коллоидной химии» предназначено для бакалавров, обучающихся по направлениям подготовки 19.03.02 – «Продукты из растительного сырья», 19.03.04 – «Технология продукции и организация общественного питания». Дисциплины «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа», «Физическая и коллоидная химия» входят в естественно-математический цикл изучаемых дисциплин, который является базовым в Федеральном государственном образовательном стандарте. Благодаря изучению этих дисциплин у студентов идёт формирование профессиональных компетенций, связанных с исследовательской, проектной деятельностью, так как 50 % аудиторных занятий отводится учебным планом на проведение лабораторных работ, имеющих характер как обучающих, так и исследовательских, творческих.
Учебно-практическое пособие состоит из трёх разделов химии, которые являются основополагающими для изучения в последующем специальных дисциплин профессионального цикла и в будущей профессиональной деятельности. Это такие дисциплины как «Методы анализа пищевых продуктов», «Пищевая химия», «Общие принципы переработки сырья», «Современные индустриальные технологии». Бакалавры пищевой индустрии, должны быть способны к проведению исследования по заданной методике, анализу результатов экспериментов, измерению и составлению описания проводимых экспериментов, подготовке данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций. Выпускник должен владеть статистическими методами и средствами обработки экспериментальных данных проведённых исследований, уметь изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по производству продуктов питания.
В предлагаемом учебном пособии лабораторные работы построены по следующей структуре: название работы, цель, оборудование и реактивы, теоретическое введение, экспериментальная часть, контрольные вопросы.
Предлагаемый сборник лабораторных работ учитывает специфику подготовки бакалавров пищевой индустрии, что находит отражение в тематике работ и их содержании.
В лабораторных работах по аналитической химии представлен как качественный, так и количественный анализ. В качественном анализе студенты изучают реакции катионов и анионов с использованием кислотно-основной системы анализа, которая является наиболее безопасной в учебном процессе. В ходе выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с качественными реакциями катионов и анионов по аналитическим группам, а потом обнаруживают эти катионы при решении экспериментальной задачи, когда в анализируемом растворе может находиться несколько катионов и анионов из различных групп. Как известно, катионы металлов являются микроэлементами и присутствуют в пищевых объектах, они могут быть как полезными, так и нежелательными компонентами пищи.
В количественном анализе студенты изучают гравиметрический и объёмный методы анализа. Лабораторные работы по количественному анализу носят и обучающий, и исследовательский характер. В таких обучающих работах, как «Взвешивание на аналитических весах», «Определение концентрации соляной кислоты» студенты учатся работе с весами, приёмам титрования, что им необходимо при выполнении следующих работ: «Определение влажности пищевых продуктов: муки и растительного масла», «Определение кислотности пищевых продуктов», «Определение временной жёсткости воды», «Исследование общей жёсткости воды», которые уже носят исследовательский характер.
При выполнении работ по физико-химическим методам анализа студенты познают и осваивают, как с помощью приборов определить концентрацию вещества в растворе.
Лабораторные работы, связанные с инструментальным исследованием, выполняются по электрохимическим, оптическим (рефрактометрический и спектрофотометрический), хроматографическим методам анализа, где объектами исследования являются пищевые системы.
При выполнении работ по физической и коллоидной химии студенты учатся определять скорости процессов, кислотность среды в растворах электролитов, получать коллоидные растворы, пены, эмульсии, студни и изучают свойства этих дисперсных систем.
Ниже приводится перечень лабораторных работ, представленных в учебном пособии.
Введение 5
Правила и порядок работы в химической лаборатории 7
Лабораторная работа № 1 Знакомство с аппаратурой и посудой качественного анализа 9
Лабораторная работа № 2. Реакции катионов I группы 11
Лабораторная работа № 3. Реакции катионов II группы 14
Лабораторная работа № 4. Анализ смеси катионов I и II групп 18
Лабораторная работа № 5. Реакции катионов III группы 22
Лабораторная работа № 6. Анализ смеси катионов III группы 25
Лабораторная работа № 7. Анализ смеси катионов II и III групп 27
Лабораторная работа № 8. Реакции катионов IV группы 32
Лабораторная работа № 9. Анализ смеси катионов IV группы 36
Лабораторная работа № 10. Анализ смеси катионов III и IV групп 39
Лабораторная работа № 11. Анализ смеси катионов II, III и IV групп 43
Лабораторная работа № 12. Реакции катионов V группы 49
Лабораторная работа № 13. Анализ смеси катионов V группы 52
Лабораторная работа № 14. Реакции катионов VI группы 54
Лабораторная работа № 15. Анализ смеси катионов V и VI групп 55
Лабораторная работа № 16. Реакции анионов 62
Лабораторная работа № 17. Анализ смеси анионов 66
Лабораторная работа № 18–19. Анализ соли 70
Лабораторная работа № 20. Взвешивание на аналитических весах 84
Лабораторная работа № 21. Определение количества кристаллизационной воды в кристаллогидрате 89
Лабораторная работа № 22. Определение влажности муки 92
Лабораторная работа № 23. Определение влажности растительного масла 94
Лабораторная работа № 24. Метод нейтрализации. Определение концентрации соляной кислоты 96
Лабораторная работа № 25. Определение количества щелочи NaОН в растворе 98
Лабораторная работа № 26. Определение временной жесткости воды методом нейтрализации 100
Лабораторная работа № 27. Определение кислотности пищевых продуктов методом нейтрализации: квашенных овощей, муки 102
Лабораторная работа № 28. Определение кислотности пищевых продуктов методом нейтрализации: молока и хлеба 105
Лабораторная работа № 29. Перманганатометрия. Определение концентрации раствора перманганата калия 108
Лабораторная работа № 30. Определение содержания количества железа (II) в растворе соли Мора 110
Лабораторная работа № 31–32. Определение количественного состава вещества методом йодометрии 113
Лабораторная работа № 33. Методы осаждения и комплексообразования 117
Лабораторная работа № 34. Определение общей жесткости воды 120
Лабораторная работа № 35. Комплексонометрическое определение магния и кальция 123
Лабораторная работа № 36. Комплексонометрическое определение меди и никеля 128
Лабораторная работа № 37. Определение количественного состава вещества методом количественного анализа 132
Лабораторная работа № 38–39. Фотометрическое определение количественного состава вещества 135
Лабораторная работа № 40–41. Рефрактометрическое определение количественного состава вещества 139
Лабораторная работа № 42–43. Потенциометрическое определение количественного состава вещества 142
Лабораторная работа № 44–45. Хроматографическое определение количественного состава вещества 147
Лабораторная работа № 46–47. Определение зависимости скорости реакции от концентрации и температуры 150
Лабораторная работа № 48. Исследование химического равновесия и условий его смещения 154
Лабораторная работа № 49. Определение pH водных растворов электролитов 156
Лабораторная работа № 50–51. Получение коллоидных растворов 161
Лабораторная работа № 52. Свойства коллоидных растворов 164
Лабораторная работа № 53. Коагуляция коллоидных растворов 169
Лабораторная работа № 54. Получение эмульсий и пен, выявление роли стабилизатора 172
Лабораторная работа № 55. Изучение явлений набухания и студнеобразования для различных пищевых продуктов 176
Приложения 180