9. Химия и новые материалы. Высокомолекулярные соединения

Значение высокомолекулярных соединений (ВМС) в народном хозяйстве. Общие свойства и классификация высокомолекулярных соединений. Природные, искусственные и синтетические ВМС. Общие закономерности синтеза ВМС. Основные методы получения синтетических ВМС. Физико-химические основы процессов полимеризации и поликонденсации.

Классификация, основные свойства и области применения пластических масс. Их преимущества перед другими конструкционными материалами. Сырье для производства пластических масс. Поликонденсационные ВМС и пластмассы на их основе. Синтез фенолформальдегидных ВМС как пример гомогенного каталитического процесса в жидкой фазе. Схема установки непрерывного способа получения новолачных смол. Реактор. Пластмассы на основе конденсационных смол и различных наполнителей.

Полимеризационные ВМС и пластмассы на их основе. Их свойства и применение. Синтез полиэтилена при высоком и низком давлении. Реактор высокого давления. Катализаторы синтеза полиэтилена низкого давления. Полипропилен, поливинил-хлорид, его переработка в винипласт и пластикат. Фторопласты, их преимущества в качестве конструкционных материалов. Полистирол, органическое стекло.

Производство целлюлозы и бумаги. Комплексное использование древесины. Искусственные волокна на основе целлюлозы. Производство вискозного волокна. Стадии процесса, технологическая схема. Получение ацетатных волокон.

Синтетические волокна, их классификация, основные свойства и применение. Переработка полимерных материалов в волокна. Типовые методы формования химических волокон. Производство лавсана и полиамидного волокна капрон. Стадии про­цесса.

Виды и основные свойства синтетических каучуков. Производство бутадиен-стирольного каучука эмульсионной сополимеризацией. Теория процесса, технологическая схема, аппаратурное оформление. Полиизопреновый каучук. Его свойства. Стереорегулярные каучуки.

Виды резиновых изделий, их значение в народном хозяйстве. Переработка каучуков на резину и резиновые изделия. Последовательность операций, их режим. Физико-химические основы процесса вулканизации. Аппаратура. Пути дальнейшего совершенствования процессов в технологии ВМС.

IV. Химия и биорегуляция.

1. Химия и создание продуктов питания

Получение кормового белка. Продуценты, методы культивирования и очистки продукта. Биотехнология получения ферментных препаратов. Продуценты ферментов, особенности их отбора и культивирование, выделение и очистка ферментов, применение ферментных препаратов в промышленности, медицине и быту. Технология биосинтеза аминокислот, антибиотиков, органических кислот, витаминов. Получение микробных препаратов - удобрений, стимуляторов и регуляторов роста растений. Микробиологическая трансформация органических соединений. Получение вакцин.

2. Проблема направленного синтеза практически важных продуктов.

Генная инженерия. Уровни и этапы генетической инженерии. Источники ДНК для клонирования. Методы расщепления и воссоединения ДНК. Получение генов. Введение гена в вектор. Перенос генов в клетки организма-реципиента. Идентификация клеток-реципиентов. Экспрессия чужеродных генов в микроорганизмах. Локализованный и сайт-специфичный мутагенез. Генетическая инженерия и конструирование новых организмов-продуцентов. Полученные трансгенных животных и растений. Клонирование многоклеточных организмов.

Клеточная инженерияВозможности клеточной инженерии. Этапы получения гибридных клеток. Гибридомная технология. Получение и применение моноклональных антител. Выведение новых и улучшение существующих сортов растений и штаммов микроорганизмов. Клеточные ассоциации.

Фитобиотехнология. Вегетативное размножение растений методом культур тканей. Топотентность растительных клеток. Использование методов генной инженерии в фитобиотехнологии.

Зообиотехнология. Способы выращивания клеток животных. Трансгенные животные. Получение интерферонов и иммуномодуляторов.

Экологическая биотехнология. Общие показатели загрязненности сточ­ных вод. Аэробные процессы биохимической очистки сточных вод. Очистка сточных вод с использованием биофильтров. Анаэробные процессы перера­ботки отходов. Деградация ксенобиотиков.

Примерная тематика лабораторных работ

Флотационное обогащение твердого сырья. Подготовка и анализ воды. Определение влажности, дисперсности и плотности твердых материалов. Определение вязкости и плотности жидкостей. Технический анализ нефтепродуктов. Газовый и хроматографический анализ смесей. Сушка зернистых твердых материалов в кипящем слое. Ректификация бинарных и многокомпонентных жидкостных смесей. Абсорбция газов при пенном режиме. Обжиг сульфидных руд в стационарном и кипящем слоях. Каталитическое окисление оксида серы (IV) в стационарном и кипящем слоях катализатора. Каталитическое окисление аммиака. Синтез соляной кислоты из хлора и водорода. Получение фосфорных удобрений кислотным разложением природных фосфатов. Получение хлорида калия из сильвинита. Анализ минеральных удобрений. Приготовление легкоплавких стекол. Определение химической стойкости силикатных материалов. Получение строительного гипса и его испытание. Получение металлов из их оксидов. Электролитические методы получения никелевого и хромового покрытий на металлах. Электролиз раствора хлорида натрия в ванне с фильтрующей диафрагмой. Электролиз расплава хлорида свинца.

Определение коррозионной стойкости металлов. Исследова­ние скорости окисления металлов при высоких температурах. Пассивация и оксидирование металлов. Фосфатирование металлов. Защита металлов от коррозии нанесением покрытий (эмалирование, лакировка и др.).

Полукоксование н коксование твердого топлива. Пиролиз и крекинг нефтепродуктов. Парофазное окисление парафина, Получение уксусной кислоты. Получение формальдегида. Дегидрирование этилбензола до стирола. Полимеризация стирола. Полимеризация метилметакрилата. Получение фенолформальдегидных (новолаки и резоли) и глифталевых ВМС. Поликонденсация дихлорэтана и тетрасульфида натрия. Изготовление пластмасс и испытание их стойкости. Качественный анализ и физические методы испытания полимеров (определение температуры размягчения, температуры плавления и т. д.).

Литература

Основная

1. Соколов Р.С. Химическая технология. М., Владос, 2000.

2. Белоцветов А.В., Бесков С.Д., Ключников Н.Г. Химическая технология. М., Просвещение, 1976.

3. Ключников Н. Г. Практические занятия по химической технологии. М., Просвещение, 1972.

4. Мухленов И.П., Тамбовцева В.Д., Горштейн А.Е. Основы химической технологии. М., Высшая школа, 1975.

5. Мухленов И.П., Кузнецов Д.А., Авербух А.Я. и др. Общая химическая технология, 3-е изд. М., Высшая школа, 1977.

6. Елинов Н.П. Основы биотехнологии.СПБ: Наука, 1995. Биотехнология в 8-ми томах. Под ред. Н.С.Егорова, В.Д. Самуилова. -М.: Высшая школа, 1987-1988.

7. Биотехнология: принципы и применение. Под ред. И. Хиггинса, Д.Беста и Х.Смита. М.: ВО Агропромиздат, 1989.

8. Беккер М.Е., Лиепиньш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. - М.: ВО Агропромиздат, 1990.

Дополнительная

1. Авербух А.Я., Мухленов И.П., Тумаркий Е.С. и др. Прак­тикум по общей химической технологии. М., Высшая школа, 1973.

2. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. М., Химия, 1971.

3. Атрощенко В.И., Каргин С.П. Технология азотной кислоты М., Химия, 1970.

4. Воскобойников В.Р. и др. Общая металлургия. М., Металлургия

5. Годовская К.И., Рябина Л.В., Новик Г.Ю. и др. Технический анализ. М., Высшая школа, 1972

6. Лебедев П.Г. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия, 1976.

7. Литвин О.Б. Основы технологии синтеза каучуков. М., Химия, 1972.

8. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластмассы на их основе. М., Химия, 1977.

9. Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л., Химия, 1974.

10. Туболкин А.Ф., Тумаркина Е.С., Мухленов И.П. и др. Расчеты химико-технологи-ческих процессов. Л., Химия, 1976.

11. ников В.Р. и др. Общая металлургия. М., Металлургия

12. Годовская К.И., Рябина Л.В., Новик Г.Ю. и др. Технический анализ. М., Высшая школа, 1972

13. Лебедев П.Г. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия, 1976.

14. Литвин О.Б. Основы технологии синтеза каучуков. М., Химия, 1972.

15. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластмассы на их основе. М., Химия, 1977.

16. Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л., Химия, 1974.

17. Туболкин А.Ф., Тумаркина Е.С., Мухленов И.П. и др. Расчеты химико-технологи-ческих процессов. Л., Химия, 1976.

Учебная программа по дисциплине «Прикладная химия» для специальности 032300.00 – «Химия» с дополнительной специальностью «Биология» обсуждена и одобрена на заседании кафедры химии и биохимии

Протокол № _______ от «_____» __________ 2004 года

Зав. кафедрой химии и биохимии

д.б.н., профессор _________________________________ М.Т. Генгин

(подпись)

Одобрено методическим советом Естественно-географического факультета

Протокол №_______ от «_____» ___________ 2004 года

Председатель Методического совета

Естественно-географического факультета,

к.т.н., доцент ______________________ О.В. Зорькина

(подпись)

Составитель:

1. Канд. хим. наук, доцент Кузнецова А.В. ________________________

(подпись)