Табиғатта абсолютті тҥрде ареалдар сәйкес келетін тҥрлер кездесе қоймайды, бірақ олардың  шекаралары ҧқсас болып келуі мҥмкін.    Әдебиеттер

263 
 
УДК 546 
 
ПРЕПОДАВАНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ – НА УРОВЕНЬ 
 СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ 
 
Тлеуов А.С., Тлеукеева Ж.А. 
ЮКГУ им. М.Ауэзова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
            Заманауи  талаптарға  сай  аналитикалық  химия  бойынша  оқу  үрдісінің  (лекциялар,  зертханалық 
жұмыстар,СӚЖ, студенттердің реферат жазуы) оптималдық сұрақтары қарастырылды. 
 
Summary 
           Optimizations of educational process (lectures, laboratory works, IWS, writing reports) of analytical 
chemistry in the modern requirements are considered. 
 
Наш век – век научно-технической революции. В интересах гармоничного развития научно-
технического  прогресса  необходимо  обеспечить  соответствие  высшего  образования  новым 
современным требованиям. 
В  современных  условиях  мы  должны  готовить  специалистов  широкого  профиля,  обращая 
особое  внимание  на  изучение  фундаментальных  наук,  раскрывать  пути  их  прикладного 
использования. 
В  ряду  фундаментальных  наук  находится,  безусловно,  и  аналитическая  химия.  Проблемы 
совершенствования преподавания аналитической химии в высшей школе актуальны и важны как 
по  принципиальным  соображениям,  о  которых  говорилось  выше,  так  и  в  связи  с  тем,  что 
аналитическая химия все более основательно проникает в сферу производственной технологии.  
В  связи  с  бурным  развитием  науки  и  техники  возникает  необходимость  глубокого 
ознакомления студентов с современными теориями и методами, понятиями аналитической химии. 
С другой стороны, объем часов, предусмотренных учебным планом для изучения аналитической 
химии,  весьма  ограничено.  Поэтому,  сейчас  следует  самое  пристальное  внимание  уделить 
совершенствованию  курса,  что  может  быть  достигнуто  улучшением  организационной,  учебно-
методической  и  др.  видов  работ.  Кроме  этого,  в  соответствии  с  этой  идеей,  необходимо 
перестроить  лекционный  курс  аналитической  химии,  лекционный  демонстрационный 
эксперимент, лабораторный практикум, решение задач и др. виды учебных занятий.  
В  учебном  процессе  кафедры  «Химия»  ЮКГУ  им.  М.  Ауезова  практикуются  лекции, 
лабораторные  занятия,  практические  занятия,  СРС  и  СРСП.  На  кафедре  все  химические 
дисциплины  изучаются  в  определенной  логической  связи  и  последовательности.  Аналитическая 
химия  читается  на  1-м  курсе,  хотя  курс  аналитической  химии  следовало  бы  проводить  после 
изучения физики, высшей математики, общей и неорганической химии, органической, физической 
и коллоидной химии на 2-м или 3-м году обучения. Обратимся к конкретным видам деятельности 
предмета аналитической химии. 
Научная  организация  учебного  процесса  предлагает  оптимизацию  управления  учебной 
деятельностью  студентов  и  преподавателей.  Рассмотрим  проблемы  повышения  эффективности 
усвоения  материала  на  лекциях  по  курсу  аналитическая  химия  на  основе  обеспечения  единства 
абстрактного  и  конкретного  и  введения  системы  лекционных  демонстрационных  химических 
экспериментов. 
Лекционный  демонстрационный  материал  подбирается  таким  образом,  чтобы  через 
зрительное восприятие помочь студентам раскрыть данное понятие, воспитать умение логически 
им оперировать, привить необходимые навыки для ответа на вопросы «как» и «почему», научить 
«думать». 
Использование  того  или  иного  вида  демонстрационных  химических  экспериментов  на 
лекции  зависит  от  лекционного  времени,  отведенного  на  изучение  данной  темы,  и  могут  быть 
использованы  полностью  или  частично  опущены,  от  условий  и  возможностей  лекционной 
аудитории,  уровня  подготовки  студентов,  а  также  выбором  самого  лектора.  Но  лектор  должен 
твердо  знать  не  только,  какие  качества  он  хочет  выработать  у  студента,  но  и  каким  путем  это 
может  быть  достигнуто.  Любая  демонстрация  экспериментального  материала  на  лекции  должна 

264 
 
выполнять  двоякую  роль:  раскрыть  содержание  текста  и  эмоционально  влиять  на  аудиторию. 
Поэтому  от  лектора  требуется  тщательное  научно-методическое  обоснование  формы  и  времени 
демонстрации  эксперимента,  то  есть  органического  вхождения  ее  в  излагаемый  материал  и,  что 
особенно важно, в психологический настрой студентов. 
Чтение  лекций  с  использованием  системы  лекционных  экспериментальных  химических 
демонстраций  интенсифицирует  труд,  как  студентов,  так  и  лектора,  способствует  более 
продуктивному использованию лекционного времени, повышает активность студентов, приучает 
их  к  порядку  и  организованности  мышления,  способствует  более  быстрому  и  точному 
приобретению умений и навыков, повышает эффективность обучения в целом. 
На общем фоне все повышающегося теоретического уровня преподавания курса постановка 
лабораторно-практических  занятий  по  аналитической  химии  существенно  отстает  в  своем 
развитии  и  не  соответствует  современным  требованиям.  Лабораторно-практические  занятия 
должны ставить перед собой следующие задачи: 
1.
 
привить студентам навыки экспериментальной работы, используя различные методы и 
средства  химического  исследования,  дать  возможность  конкретно  познакомиться  с  веществом  и 
его превращениями; 
2.
 
закрепить  в  памяти  студентов  теоретические  сведения  о  закономерностях, 
управляющих  химическими  превращениями,  дать  возможность  убедиться  в  их  действенности, 
добиться сознательного усвоения и закрепления знаний; 
3.
 
обучить  студентов  методике  химических  расчетов  и  самостоятельному  выполнению 
химического эксперимента, не нуждающегося в сложном аппаратурном оформлении; 
4.
 
на основе накопленного опыта освоить методы выполнения прикладных НИР. 
Осуществление этих задач можно достичь за счет: 
1.
 
сочетания  теоретического  и  лабораторного  обучения  как  взаимно  обусловленных  и 
взаимно дополняющих средств эффективного овладения основами аналитической химии; 
2.
 
максимального включения в практикум элементов количественных исследований; 
3.
 
значительного  количества  качественных  опытов  для  определения  элементарных 
объектов; 
4.
 
широкого  использования  студентами  справочной  литературы  для  выполнения 
соответствующих расчетов; 
5.
 
выполнения прикладных НИР и написания рефератов. 
В  связи  с  ограничением  числа  кредитов  на  лабораторные  работы  на  кафедре  «Химии» 
разработаны комплексные работы по аналитической химии. Комплексные работы позволяют при 
сокращенном  числе  часов  на  лабораторные  занятия  ставить  максимальное  количество  опытов. 
Выяснилось, что постановка комплексных работ углубляет химические знания студентов, требует 
особенно  тщательной  домашней  подготовки,  приучает  к  аккуратности  и  точности  в  работе, 
приучает  к  работе  с  таблицами,  справочниками,  будит  инициативу,  вызывает  интерес  к 
изучаемому предмету. 
Комплексная  работа  –  это  объединение  нескольких  опытов,  связанных  единой  теорией,  в 
одну  модернизированную  лабораторную  работу;  позволяет  в  короткий  срок  научить  студентов 
основным приемам экспериментальной работы. 
Например, комплексная работа, объединяющей темы: «Закон эквивалентов», «Концентрация 
растворов»,  «Титриметрия».  Такая  комплексная  работа  объединяет  в  одно  двухчасовое  занятие 
следующие опыты: 
1.
 
приготовление раствора заданной концентрации из более концентрированного раствора; 
2.
 
определение концентрации приготовленного раствора титрованием; 
3.
 
экспериментальная проверка закона эквивалентов. 
В  комплексной  работе  каждому  студенту  выдают  индивидуальное  задание,  которое 
исключает  возможность  дублирования  расчетов  в  работе.  Приготовив  раствор  заданной 
концентрации,  и  определив  ее  концентрацию,  студент  сам  затем  использует  это  вещество  для 
проведения опытов по закону эквивалентов. 
Постановка  указанных  количественных  опытов  за  одно  занятие  позволяет  глубже 
разобраться в важнейшем стехиометрическом законе – законе эквивалентов. Студенты усваивают, 
что  использование  закона  эквивалентов  упрощает  многие  стехиометрические  расчеты.  В 
частности, они понимают, что, используя этот закон, можно решать многие задачи, не составляя 

265 
 
уравнения  химических  реакций.  При  этом  выявляется  важность  понятия  молярная  масса 
эквивалента для стехиометрических расчетов по сравнению с понятием молярная масса вещества. 
Изучение  закона  эквивалентов  одновременно  с  постановкой  опытов  по  приготовлению 
нормальных  растворов  и  определению  нормальных  концентраций  растворов  позволяет 
подчеркнуть  основное  преимущество  такого  способа  выражения  концентраций  перед  другими 
концентрациями (например, молярной концентрацией или массовой долей). 
Растворы  с  одинаковой  нормальной  концентрацией  реагируют  друг  с  другом  равными 
объемами, т.е. и в этом случае действует закон эквивалентов. 
Единая  теоретическая  основа  позволяет  объединять  указанные  опыты.  Установка  для 
проведения  комплексной  работы  компактна  и  проста.  Такие  работы  полезны  в  курсах 
аналитической химии с ограниченным числом часов на лабораторные занятия. 
Роль целенаправленных самостоятельных заданий как эффективных составляющих процесса 
обучения курса аналитической химии возрастает. В практике преподавания аналитической химии 
самостоятельные  задания  преимущественно  состоят  из  решения  задач,  подготовки  к 
лабораторным  работам,  включая  и  теоретические  вопросы  раздела.  Но  кроме  этого  качество 
обучения  в  значительной  степени  стимулируется  также  содержанием  и  методическим  уровнем 
реферативных  заданий  по  аналитической  химии,  которые  обладают  обучающим  и  развивающим 
характером. 
Основная цель реферативных работ состоит не только в закреплении знаний, но и в развитии 
химического  мышления  будущих  инженеров.  Высокая  эффективность  системы  реферативных 
заданий достигается следующими требованиями: 
1.
 
Содержание  реферативных  работ  должно расширять  и  укреплять  теоретические основы 
аналитической химии. 
2.
 
Способствовать активизации мышления и самостоятельной познавательной деятельности 
при выполнении работы. 
3.
 
Знакомить  студентов  с  химическими  анализами  в  сфере  производства,  отвечающей 
избранной специальности. 
4.
 
Развивать навыки работы с химической и технической литературой, включая периодику и 
зарубежные издания по отдельным разделам курса. 
5.
 
Приучать к планомерной и систематической работе, ограниченной сроками выполнения 
задания в течение семестра. 
Тематика  реферативных  заданий  должна  состоять  из  двух  частей.  Наибольшая  по  объему 
тематика  связана  с  теоретическим  обзором  данного  раздела  и  использованием  различных 
литературных  источников.  Это,  как  правило,  отдельные  вопросы,  которые  представляются 
студенту интересными в соответствии с его личными наклонностями. 
Тема  реферативной  работы  не  назначается,  а  выбирается  студентом  из  рекомендованной 
тематики.  Некоторая  часть  студентов,  проявляющая  интерес  к  экспериментальной  работе, 
избирает  реферативную  тематику,  включающую  работу  в  лаборатории  кафедры.  Такая  форма 
занятий со студентами во внеаудиторных условиях весьма популярна среди молодежи. 
При  выполнении  реферативных  работ  студенты  на  конкретных  примерах  постигают 
важнейшие  идеи  современного  химического  анализа,  ее  общие  принципы  и  положения.  Это 
формирует  творческое  отношение  к  изучению  аналитической  химии  и  способствует  развитию 
активной познавательной деятельности.  
Выводы по реферативным работам: 
1.
 
Реферативные  студенческие  работы  являются  эффективным  средством  повышения 
качества подготовки студентов по курсу аналитическая химия. 
2.
 
Содержание  реферативных  работ  должно  соответствовать  как  теоретическим  основам 
аналитической химии, так и носить прикладной характер, отвечающий профилю специальности. 
 
 
 
 
 
 
 

266 
 
УДК.541.128  
 
ГИДРИРОВАНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КСИЛОЗЫ В ПРОТОЧНОЙ  
УСТАНОВКЕ КОЛОННОГО ТИПА 
 
Тортбаева Д.Р., Усипбаев У.А., Балабеков З.А., Тасболтаев Е. 
ЮКГУ им. М. Ауэзова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Бұл мақалада ксилит алу процесіңде феррокұймалар қосылған Ni  және Cu катализаторларының 
каталитикалық активтілігі зерттелген. 
 
Summary 
In clause it is investigated kataliticheskaja activity of floatable nikelds and cuprum catalysts with additives of 
ferroalloys during reception ksilita           . 
                                        
  Многоатомные  спирты   являясь  продуктами  основного  органического  синтеза   нашли 
широкое применение в самых разнообразных отраслях промышленности.(1) Среди многообразных 
многоатомных  спиртов  особый  интерес  представляют  продукты  гидрирования  и  гидрогенолиза 
моносахаридов   У  многих  из  этих  соединений  обнаружена  высокая  биологическая  активность  
некоторые из них нашли применение в медицинской практике (ксилит  сорбит и другие)  Кроме 
того   данные  многоатомные  спирты  обладают  широким  спектром  прикладных  свойств   они 
находят  применение  в  производстве  лаков   олиф   смол   антифризов   косметике   взрывчатых 
веществ  ПАВ и т д (2). 
Химическая  технология  углеводов  вообще    обладает  большими  потенциальными 
возможностям  еще не раскрытыми полностью  Ресурсы непищевого углеводсодержащего сырья - 
полисахаридов   находящегося  в  отходах  переработки  растительного  сырья   составляют  сотни 
миллионов тонн и  главное  ежегодно возобновляются  в отличие от традиционного химического 
сырья 
Следует  отметить   что  современное  состояние  производства  ксилита  не  отвечает  
современным требованиям  что связано с отсутствием необходимого ассортимента  промышленно 
важных катализаторов  исходного растительного сырья и способов  проведения процесса  
     Результаты  многочисленных  исследований,  проведенных  нами  ранее  (3),  показали,  что 
ферросплавы  –  полупродукты  металлургических  заводов  вполне  могут  быть  использованы  в 
качестве  модифицирующих  добавок  при  повышении  активности  сплавных  никелевых  и  медных 
катализаторов гидрогенизации ксилозы. 
Данная  работа  является  продолжением  предыдущих  исследований  и  посвящена 
исследованию  каталитических  свойств  наиболее  активных  медных  и  никелевых  сплавов  и 
катализаторов,  модифицированных  феррохромом  и  ферромолибденом  (ФХ  и  ФМо  ).  С  целью 
разработки оптимальных каталитических систем для получения ксилита на проточной установке  
непрерывного  гидрирования  ксилозы  испытаны  некоторые  сплавные  медные  и  никелевые 
катализаторы.  Сплавы  готовили  в  высокочастотной  плавильной  печи  марки  ОКБ  -  8020  по 
разработанной  ранее  технологии  .  В  кварцевый  тигель  помещали  расчитанное  количество  Al  в 
виде слитков и постепенно нагревали до 1000 – 1100 
0
С, затем вводили рассчитанное количество 
никеля  или  меди  и  добавку  ферросплава    в  виде  стружки  или  порошка.  В  результате 
экзотермической  реакции  температура  расплава  поднималась  1700-1800 
0
С,  перемешивание 
индукционным полем длилось 3-5 мин. В графитовых изложницах сплав охлаждали на воздухе и 
измельчали. Активацию сплавов проводили 10%-ным раствором едкого натра непосредственно в 
установке  проточного  типа.  Полученный  таким  образом  катализатор  использовали  для 
гидрирования    ксилозы.  Об  активности  стационарных  катализаторов  судили  по  величине  их 
контактной нагрузки, выраженной в литрах гидрируемого вещества на 1 л катализатора за 1 ч (л/л 
кат.ч или ч
-1
), соответствующей 98-100%-ному выходу целевых продуктов 
Результаты  экспериментов  приведены  в  табл.1.  Видно,  что  стационарные  катализаторы 
проявляют  абсолютную  активность  по  ксилиту,  а  активность  их  выше,  чем  у  промышленного 
никель-титанового  катализатора.  Выход  целевого  продукта  колеблется  в  пределах  98-100%. 

267 
 
Величины  контактных  нагрузок,  вышелоченных  на  30%  по  алюминию  Сu-ФМо,  Ni-ФХ  
катализаторов при 120 С и 10 МПа достигают соответственно  0,87 ч
-1
 и 1,2 ч
-1
, что в 1,5-2,3 раза 
выше, чем у непромотированного и промышленного никель-титанового контактов. 
 
Таблица  1-Результаты  непрерывного  гидрирования  ксилозы    в  проточной  установке                                                                           
колонного типа   Условия опыта: 10%-ный водный раствор ксилозы, 10 МПа ,барботаж водорода –
0,8 ч
-1  
  
 
Результаты  полупромышленных  испытаний  показали,  что  Cu-Al-ФМо  катализатор  по 
производительности  в  1,9  раза.  по  стабильности  в  2,0  раза  превышает  промышленный  никель-
титановый  контакт.  Катализатор  Cu-Al-ФМо  рекомендован  для  внедрения  в  производство 
получения  ксилита  из  ксилозы,  полученной  из  гуза-паи.  Известно,  что  варьирование 
технологических  факторов  оказывает  существенное  влияние  на  активность  контактов.  По  мере 
течения процесса активность стационарных катализаторов начинает снижаться и в момент, когда 
выход  ксилита  становится  ниже  98%,  их  подвергали  повторному  выщелачиванию  10%  водным 
раствором  NaOH  при  100 С.  Известно,  что  при  использовании  10%-ного  раствора  едкого  натра, 
число  повторных  выщелачиваний  можно  увеличить  до  двадцати.  Однако,  как  показывают  наши 
исследования, с ростом глубины алюминия активность исследуемых катализаторов увеличивается. 
Так активность Cu:Al=50:50 катализатора возрастает в 4,4 раза с ростом степени выщелачивания 
алюминия  от  10  до  40%.  Остальные  промотированные  катализаторы  подвергали  трехкратному 
выщелачиванию на 30,35,40%  Al. Величина контактных нагрузок при этом увеличивается от 1,2 
до 1,8 раза в зависимости от природы катализатора, что объясняется ростом активной поверхности 
катализаторов по мере удаления из них алюминия. 
Особое значение в каталитических процессах имеют гидродинамические факторы, поэтому 
в  лабораторной  промышленной  практике  применяют  всевозможные  способы  перемешивания 
реакционной смеси: взбалтывание, перемешивание мешалкой, барботаж, вибрацию и т.д. в связи с 
этим  нами  изучено  влияние  барботажа  водорода  на  скорость  гидрирования.  С  увеличением 
скорости  барботажа  водорода  от  0,1  до  0,9  л/л.кт.час  активность  относительно  малоактивных 
двух-  и  трехкомпонентных  катализаторов  возрастает  в  1,3-1,6  раза,  а  контактные  нагрузки 
наиболее  активных  Cu-50%Al-ФМо  и  Ni-50%Al-5%ФХ  сплавов-катализаторов  повышаются  при 
этом в среднем в 1,1-1,3 раза. Таким образом, скорость циркуляции водорода оказывает наиболее 
благоприятное  влияние  на  относительно  менее  активные  катализаторы.  Увеличение  скорости 
барботажа водорода уменьшает толщину диффузионного слоя способствуя тем самым протеканию 
реакции вблизи кинетической области. 
Одним  из  основных  технологических  параметров  является  давление  водорода,  увеличение 
которого  повышает  концентрацию  водорода  в  растворе  и  на  поверхности  катализатора,  что,  в 
свою  очередь,  влияет  как  на  адсорбцию  реагентов,  так  и  на  механизм  процесса.  Повышение 
давления водорода в интервале 2-6 МПа вызывает увеличение контактных нагрузок малоактивных 
контактов  в  4,5-4,6  ,а  высокоактивных  многокомпонентных  в  1,26-1,37  раза.    Линейная 
Катализатор 
Т, С 
Состав катализата 
W, ч
-1
 
Относит. 
продолж. 
процесса, ч 
Ксилит 
ксилоза 
Cu-Al 
90-100 
78-85 
15-22 
0,12-0,21 
 
 
110-120 
81-92 
8-19 
0,26-0,28 
210 
 
130-140 
87-98 
4-13 
0,31-0,35 
 
Cu-Al-Mo 
90-100 
94-97 
3-6 
0,42-0,63 
 
 
110-120 
96-100 
0-4 
0,53-0,70 
410 
 
130-140 
98-100 
0-2 
0,69-0,87 
 
Ni-Al-Фх 
90-100 
96-98 
4-2 
0,48-0,7 
400 
 
110-120 
99-99.9 
1-0,1 
0,65-0,82 
 
 
130-140 
99.5-99.9 
0,5-0,1 
0,94-1,2 
 
Ni-Ti пром 
90-100 
84-96 
10-16 
0,40-0,44 
 
 
40-120 
84-95 
5-16 
0,47-0,50 
202 
 
130-140 
98-100 
0-10 
0,50-0,60 
 

268 
 
зависимость между этими величинами сохраняется в диапазоне 0,5-5,0 МПа, а при более высоких 
давлениях  нарушается.  При  увеличении  давления  водорода  в  системе,  скорость  его 
воспроизводства  на  поверхности  катализатора  увеличивается  и  это  способствует  возрастанию 
скорости  реакции  и  выходу  ксилита.  В  изученном  интервале  порядок  реакции  по  водороду 
изменяется  до  нулевого.  Для  Cu-Al-ФМо  катализатора  стопроцентное  превращение  достигается 
уже при 5 МПа, для Ni-Al-ФХ при 8МПа и для промышленного катализатора - 10 МПа. 
Оптимальные  катализаторы  должны  характеризоваться  не  только  высокой  активностью  и 
селективностью,  но  также  и  стабильностью,  которая  зависит  как  от  подвижности  активного 
водорода  (скорости  воспроизводства),  так  и  от  механической  прочности  исходного  сплава  и 
катализатора.  О  стабильности  катализаторов  судили  по  промежуткам  времени,  в  которых 
сохраняется  98-100%  выход  ксилита  в  условиях  варьирования  одного  из  технологических 
параметров.  Как  показывают  результаты  исследования,  модифицирующие  добавки,  наряду  с 
активностью, значительно увеличивают и стабильность катализаторов. Наибольшую стабильную 
активность проявляют многокомпонентные сплавы с добавками ферросплавов. 
  Таким  образом,  впервые  нами  проведено  систематическое  исследование  активности 
стационарных  катализаторов  с  добавками  переходных  металлов  и  ферросплавов  в  реакции 
непрерывного  гидрирования  ксилозы  при  широком  варьировании  технологических  параметров. 
При этом разработаны высокоактивные, стабильные и селективные по ксилиту вплоть до 140 С и 
8 МПа новые стационарные катализаторы производственного назначения. Следует отметить, что 
среди  изученных  катализаторов  наиболее  перспективными  с  производственной  точки  зрения 
являются  контакты  на  основе  многокомпонентных  сплавов,  промотированных  добавками 
недефицитных и более доступных ферросплавов. 
 

жүктеу/скачать 9,36 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: