| Kursa nosaukums | Fizikālā un koloidālā ķīmija |
| Kursa kods | ĶīmiB010 |
| Zinātnes nozare | Ķīmija |
| Kredītpunkti (ECTS) | 5 |
| Kopējais stundu skaits kursā | 135 |
| Lekciju stundu skaits | 20 |
| Semināru un praktisko darbu stundu skaits | 0 |
| Laboratorijas darbu stundu skaits | 36 |
| Studenta patstāvīgā darba stundu skaits | 79 |
| Kursa apstiprinājuma datums | 29/08/2024 |
| Atbildīgā struktūrvienība | Pārtikas institūts |
| Kursa izstrādātājs(-i) | |
| Dr. sc. ing., doc. Fredijs Dimiņš |
|
| Priekšzināšanas Kursam priekšzināšanas nav nepieciešamas |
|
| Kursa anotācija | |
| Studiju kursa mērķis – sniegt studentiem visaptverošas zināšanas un izpratni par fizikālās un koloidālās ķīmijas pamatiem un to pielietojumu pārtikas zinātnē. Studiju kursā "Fizikālā un koloidālā ķīmija" studenti iepazīstas ar fizikālās un koloidālās ķīmijas pamatprincipiem un likumiem, kas raksturo vielu uzvedību un to mijiedarbību fizikālajā un koloidālajā līmenī. Kurss aptver galvenās fizikālās ķīmijas jomas, ieskaitot termodinamiku, kinētiku, molekulāro struktūru un šķīdumu īpašības. Tāpat tiek padziļināti pētītas koloidālās sistēmas, to veidošanās, stabilitāte un praktiskā nozīme pārtikas rūpniecībā. Kursa ietvaros studenti iegūs teorētiskās zināšanas un praktiskās iemaņas, kas ir būtiskas pārtikas produktu izstrādē un tehnoloģiskajos procesos. Studenti apgūst spēju analizēt un interpretēt fizikāli ķīmiskos procesus, kas notiek pārtikas produktos un ražošanas tehnoloģijās, kā arī iemācīsies praktiski pielietot šīs zināšanas jaunu pārtikas produktu izstrādē un esošo produktu kvalitātes uzlabošanā. | |
| Kursa rezultāti un to vērtēšana | |
| Zināšanas. Studenti spēj parādīt teorētiskās zināšanas un izpratni par: termodinamiskajām sistēmām, stāvokļa funkcijām un procesu virzītājspēkiem. Ķīmiskās kinētikas teoriju, t.i. reakciju ātruma un līdzsvaru ietekmējošiem faktoriem. Enzīmu kinētikas pamatiem un to pielietojums pārtikas produktu ražošanā. Molekulārajām struktūrām, starpmolekulārajām mijiedarbībām un to ietekmi uz vielu fizikālajām īpašībām. Pārtikas piedevu un sastāvdaļu molekulārajām īpašībām. Izpratni par šķīdinātājiem, šķīdumā notiekošajiem procesiem un koncentrāciju noteikšanas metodēm. Koligatīvo īpašību nozīmi pārtikas tehnoloģijās. Koloidālo sistēmu veidošanos, stabilitāti un koloidālo sistēmu noārdīšanas mehānismiem. Lekcijas un kontroldarbi
Prasmes. Spēja izmantot fizikālās un koloidālās ķīmijas teorētiskās zināšanas pārtikas produktu analīzē. Praktiskas iemaņas eksperimentālajā darbā, veicot eksperimentus fizikālajā un koloidālajā ķīmijā. Identificēt un analizēt problēmas, kas saistītas ar pārtikas produktu ražošanu un kvalitātes kontroli. Analizēt pārtikas produktu fizikālās un ķīmiskās īpašības, izmantojot mūsdienīgas analītiskās metodes. Spēja izstrādāt risinājumus pārtikas produktu uzlabošanai, izmantojot fizikālās un koloidālās ķīmijas zināšanas. Laboratorijas darbi Kompetences. Kompetence novērtēt pārtikas produktu stabilitāti un kvalitāti, balstoties uz fizikālajiem un koloidālajiem parametriem. Spēja izmantot fizikālās un koloidālās ķīmijas principus jaunu pārtikas produktu izstrādē un esošo produktu uzlabošanā. Spēja sadarboties ar citiem pārtikas zinātnes un tehnoloģiju speciālistiem, integrējot fizikālās un koloidālās ķīmijas zināšanas komandas darbā. Spēja kritiski novērtēt zinātniskos datus un informāciju, pieņemot pamatotus lēmumus pārtikas produktu ražošanā un kvalitātes kontrolē. Kompetence izmantot zinātniskos principus un empīriskos datus, lai pieņemtu ilgtspējīgus un efektīvus risinājumus pārtikas rūpniecībā. Lekcijas, laboratorijas darbi un kontroldarbi. |
|
| Kursa saturs(kalendārs) | |
| 1. Ķīmiskās termodinamikas pamatjēdzieni (Lekcija – 2h). Darba drošības noteikumi fizikālās un koloidālās ķīmijas laboratorijās. Prasības un noteikumi laboratorijas darbu izstrādē (Laboratorijas darbs – 2h). Reakcijas siltuma praktiska un teorētiska noteikšana (Laboratorijas darbs – 2h).
2. Kontroldarbs Nr.1. “Ķīmiskā termodinamika” (Lekcija – 2h). 3. Šķīdumu vispārīgs raksturojums (Lekcija – 2h). Vielu šķīdība. Ebulioskopija un krioskopija (Lekcija – 2h). Divu šķidrumu ierobežotā šķīdība (Laboratorijas darbs – 2h). Piena kvalitātes noteikšana pēc tā sasalšanas temperatūras (Laboratorijas darbs – 2h). 4. Kontroldarbs nr.2 “šķīdumu sastāva izteiksmes veidi. Ebuloskopija un krioskopija (Lekcija – 2h). 5. Šķīdumu pH un pOH. Jēdziens par buferšķīdumiem (Laboratorijas darbs – 2h). 6. Šķīdumu potenciometriska titrēšana. (Laboratorijas darbs – 2h). 7. Šķīdumu elektrovadītspēja. Elektrolītu šķīdumu pētīšana pēc to elektrovadītspējas mērījumiem (Laboratorijas darbs – 2h). Konduktometriskā titrēšana (Laboratorijas darbs – 2h). 8. Ķīmisko reakciju ātrums. Katalīze un katalizatori (Lekcija – 2h). Ķīmiskā kinētika un katalīze. (Laboratorijas darbs – 2h). 9. Ievads koloidālajā ķīmijā. Virsmas parādības. Virsmas spraigums. (Lekcija – 2 h). Adsorbcija uz robežvirsmas šķidrums - cieta viela. (Laboratorijas darbs – 2h). Adsorbcijas veidi. Hromatogrāfija. (Lekcija – 2h). Adsorbcija uz robežvirsmas šķidrums - gāze (Laboratorijas darbs – 2h). 10. Koloidālo sistēmu iegūšana un attīrīšana un stabilitāte. Koloidālo sistēmu molekulāri - kinētiskās un optiskās īpašības. Koagulācijas slieksnis (Lekcija – 2h). Koloidālo sistēmu elektrokinētiskās īpašības. Micellas uzbūve. (Lekcija – 2h). Koloidālo šķīdumu iegūšana un to īpašības (Laboratorijas darbs – 2h). 11. Putas (Laboratorijas darbs – 2h). Uzbriešana (Laboratorijas darbs – 2h). Sarecēšana (Laboratorijas darbs – 2h). Emulsijas (Laboratorijas darbs – 2h). Izoelektriskā punkta noteikšana (Laboratorijas darbs – 2h). 12. Kontroldarbs Nr.3. Koloidālo un LMV šķīdumu īpašības. (Laboratorijas darbi – 2h). Nepilna laika neklātienes studijās: Nepilna laika neklātienes studijās: tiek īstenotas visas tēmas, kas norādītas pilna laika klātienei, bet kontaktstundu skaits ir 1/2 no norādīto stundu skaita. |
|
| Prasības kredītpunktu iegūšanai | |
| Sekmīgu eksāmena vērtējumu var iegūt izpildot sekojošus kritērijus:
•sekmīgi (vismaz 4 balles) uzrakstīti trīs kontroldarbi •nostrādāti un sekmīgi (vismaz 4 balles) aizstāvēti visi laboratorijas darbi. Ja visu aizstāvēto laboratorijas darbu un rakstīto kontroldarbu vidējais vērtējums ir 7 (labi), tad eksāmena vērtējums tiek izlikts tāds pats kā iegūtais kursa vidējais vērtējums, Ja iegūtais kursa vidējais vērtējums ir zemāks kā 7 (labi), tad students kārto eksāmenu. |
|
| Studējošo patstāvīgo darbu organizācijas un uzdevumu raksturojums | |
| Patstāvīga sagatavošanās kontroldarbiem. Laboratorijas darbu protokolu noformēšana un gatavošanās laboratorijas darbu aizstāvēšanai. Iegūto rezultātu matemātiskā apstrāde. Secinājumu veikšana, izmantojot iegūtos laboratorijas darbu rezultātus. | |
| Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji | |
| Studiju kursa eksāmena vērtējumu veido uzrakstīto kontroldarbu, laboratorijas darbu aizstāvēšanas un laboratorijas darbu protokolu vērtējumi. Laboratorijas darbu aizstāvēšana ir zināšanu pārbaude, kur mācībspēks pārrunā ar studentu teorētiskos jautājumus, kas saistīti ar attiecīgo laboratorijas darbu. Studentu atbildes uz mācībspēka jautājumiem tiek vērtētas ar atzīmi. Katra no iepriekšminētajām kursa aktivitātēm veido noteiktu procentu daļu no kopējās atzīmes:
•sekmīgi uzrakstīti kontroldarbi – 30%; •aizstāvēti laboratorijas darbi –50%; •laboratorijas darbu protokolu sagatavošana (aprēķini, secinājumi) 20%. Studentam par katru kursa aktivitāti ir jāiegūst sekmīgs vērtējums (vismaz 4 balles). Kursa vērtējums ir eksāmens. Ja visu aizstāvēto laboratorijas darbu un rakstīto kontroldarbu vidējais vērtējums ir 7 (labi), tad eksāmena vērtējums tiek izlikts tāds pats kā iegūtais kursa vidējais vērtējums, Ja iegūtais kursa vidējais vērtējums ir zemāks kā 7 (labi), tad students kārto eksāmenu. |
|
| Obligātā literatūra | |
| 1. F.Dimiņš. Lekciju materiāli fizikālajā ķīmijā Pārtikas institūta studentiem. E-studiju materiāls, pieejams konkrētajā -studiju kursā, 2019.
2.Kolasinski, Kurt W. Physical Chemistry: how chemistry works. Chichester, West Sussex : Wiley, 2017, 726 p. 3.Engel T., Reid P. Physical Chemistry. San Francisco etc.: Pearson Education, Inc., 2014. 1040 p. 4.Kūka P., Dūma M. Fizikālā ķīmija. Metodiskie norādījumi un laboratorijas darbu apraksti. Jelgava: LLU, 2008, 101 lpp. 5. Kūka P. Koloidālā ķīmija. Metodiskie norādījumi un laboratorijas darbu apraksti. Jelgava: LLU, 2008. 89 lpp. 6. Walstra, Pieter. Physical chemistry of foods / Pieter Walstra. New York ;Basel : Marcel Dekker, 2003. XIII, 807 p. |
|
| Papildliteratūra | |
| 1. Wedler G., Freund H.J. Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 6th Edition, with Workbook (in German)
. Weinheim etc.: Wiley - VCH, 2011. 2. Walstra P. Physical Chemistry of Foods. New York etc.:Marcel Dekker Inc., 2003. 807 p. 3. Food Emulsions. Edited by Friberg S., Larsson K., Sjoblom J. New York: Marcel Dekker, 2004. 640 p. Tiešsaistes piekļuve CRCPress. Pieejams: https://www.taylorfrancis.com/books/9780203913222 |
|
| Periodika un citi informācijas avoti | |
| 1. Food Quality and Preference. Published by Elsevier Science. ISSN: 0950-3293. Pilni teksti Science Direct datubāzē. 2. Food Science and Technology International. Published by Sage Publications. ISSN (printed): 1082-0132. ISSN (electronic): 1532-1738. 3. Zinātnisko rakstu meklētājs "Google Scholar Beta" http://scholar.google.lv | |
| Piezīmes | |
| Studiju programmas Pārtikas produktu tehnoloģija pilna un nepilna laika studentiem | |