Содержание лекционного курса «Коллоидная химия» систем.

Содержание лекционного курса «Коллоидная химия»
РАЗДЕЛ 1. Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных
систем.
Тема 1.1 Молекуярно-кинетические свойства дисперсных систем.
Предмет и значение коллоидной химии. Классификация дисперсных систем. Общие
свойства коллоидных растворов. Броуновское движение, теория Эйнштейна – Смолуховского. 1
закон Фика для диффузии. Диффузия в коллоидных системах. Уравнение Эйнштейна для
коэффициента диффузии сферических частиц. Осмотическое давление в коллоидных системах.
Седиментация. Седиментационный анализ суспензий. Интегральная и дифференциальная кривые
распределения частиц по размерам. Седиментационно-диффузионное равновесие.
Тема 1.2. Оптические свойства дисперсных систем.
Рассеяние света в дисперсных системах. Закон Рэлея. Мутность. Поглощение света в
коллоидных системах (истинное и «фиктивное»). Особенности применения закона ЛамбертаБера к мутным средам. Оптическая плотность. Нефелометрия и турбидиметрия
(фотоколометрия) – применение для определения концентрации и размера частиц.
РАЗДЕЛ 2. Поверхностные явления и капиллярность.
Тема 2.1. Граница раздела фаз. Поверхностная энергия на различных межфазных
границах.
Граница раздела фаз, ее силовое поле. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение.
Поверхностная энергия и межмолекулярные взаимодействия. Правило Стефана. Влияние
температуры на поверхностное натяжение жидкостей. Критическая температура по Менделееву.
Межфазное натяжение на границе раздела двух ограниченно растворимых жидкостей. Правило
Антонова. Методы определения поверхностной энергии.
Тема 2.2. Явления капиллярности и смачивания.
Капиллярное давление. 1 закон Лапласа. Зависимость давления насыщенного пара и
растворимости от кривизны поверхности. Закон Томсона (Кельвина). Явления изотермической
перегонки, капиллярной конденсации и собирательной перекристаллизации. Термодинамические
условия смачивания и растекания жидкостей на твердых поверхностях. Угол смачивания, работа
адгезии – количественные характеристики смачивания. Гидрофобные и гидрофильные
поверхности. Управление смачиванием с помощью ПАВ.
РАЗДЕЛ 3. Адсорбция на различных межфазных поверхностях.
Тема 3.1. Адсорбционное уравнение Гиббса.
Метод избыточных величин Гиббса для описания адсорбции. Адсорбционное уравнение
Гиббса. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Правило Траубе –
Дюкло. Уравнение Шишковского. Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции
Ленгмюра.
Тема 3.2. Адсорбция на различных межфазных поверхностях.
Адсорбция на границе жидкость – жидкость. Правило уравнивания полярностей Ребиндера
для качественной интерпретации адсорбции. Адсорбция из жидких растворов на твердой
поверхности. Уравнение Бедекера – Фрейндлиха. Полная и гиббсовская адсорбция.
Теория адсорбции газов и паров на твердой поверхности. Представление о теориях Генри,
Ленгмюра, Брунауэра – Эммета – Теллера (БЭТ). Определение удельной поверхности
адсорбентов.
РАЗДЕЛ 4. Устойчивость лиофильных коллоидных систем.
Тема 4.1. Лиофильные коллоиды и мицеллярные поверхностно-активные вещества.
Лиофильные коллоидные системы как термодинамически устойчивые самопроизвольно
образующиеся системы. Критерий Ребиндера - Щукина самопроизвольного диспергирования.
Растворы мыл как пример лиофильных систем. Строение мицелл, изменение формы мицелл с
ростом концентрации мыла. Критическая концентрация мицелообразования (ККМ). Диаграмма
фазового состояния растворов мицеллярных ПАВ (мыл). Точка Крафта. Солюбилизация в
растворах мицеллярных ПАВ.
Классификация ПАВ по молекулярному строению (анионные, катионные, неионогенные,
амфотерные). Классификация ПАВ по Ребиндеру в соответствии с их механизмом действия.
Гидрофильно – липофильный баланс (ГЛБ) молекулы ПАВ.
РАЗДЕЛ 5. Электрические свойства и устойчивость дисперсных систем.
Тема 5.1. Строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз.
Качественные представления о строении двойного электрического слоя по Гельмгольцу,
Гуи – Чепмену и Штерну. Электрокинетический потенциал. Электрокинетические явления:
электрофорез, электроосмос, потенциалы протекания и седиментации. Уравнение Гельмгольца Смолуховского для скорости электрофореза.
Строение мицелл галогенидов серебра (в гидрозолях). Влияние индифферентных и
неиндифферентных электролитов на строение ДЭС.
Тема 5.2. Устойчивость лиофобных дисперсных систем.
Агрегативная и седиментационная устойчивость лиофобных коллоидных систем.
Термодинамика тонких пленок. «Расклинивающее» давление по Дерягину (отрицательная и
положительная составляющие). Коагуляция золей с помощью электролитов. Основы
современной теории устойчивости золей ДЛФО. Правило Щульце – Гарди, при коагуляции золей
с помощью индифферентных электролитов. Критерий Эйлерса – Корфа при коагуляции с
помощью неиндифферентных электролитов. Примеры.
Золи. Получение, стабилизация, разрушение. Эмульсии, их классификация. Получение
эмульсий. Роль эмульгаторов. Стабилизация прямых и обратных эмульсий.
Методы получения и разрушения пен. Причины неустойчивость пен. Повышение
устойчивости пен. Эффект Гиббса. Структурно-механический фактор устойчивости пен.
РАЗДЕЛ 6. Структурно-механические свойства дисперсных систем.
Тема 6.1. Коагуляционные и конденсационные структуры и их механические
свойства.
Структурообразование в дисперсных системах. Коагуляционные и конденсационные
(кристаллизационные) структуры, примеры, различие механических свойств.
Вязкость. Закон Ньютона. Вязкость свободнодисперсных систем. Уравнение Эйнштейна.
Пластичность. Предел текучести. Уравнение Бингама. Тиксотропия. Полная реологическая
кривая для коагуляционной структуры.
Упругость. Модуль упругости. Обратимость упругой деформации. Прочность твердых тел.
Связь идеальной и реальной прочности с поверхностной энергией твердых тел. Формула
Гриффитса. Адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера). Другие формы
проявления эффекта Ребиндера (пластифицирование, самопроизвольное диспергирование).
Литература
1. Основная
1. Щукин Е.Д. Коллоидная химия: Учебн. пособ. для вузов / Щукин Е.Д.,Перцов А.,Амелин Е. М.: МГУ, 1992 - 414с. ISBN
2. Кудряшов С.Ю. Коллоидная химия: лабораторный практикум / С.Ю. Кудряшов, Л.А. Онучак;
Самарский государственный университет, Химический факультет, Кафедра общей химии и
хроматографии - Самара: Универс-групп, 2006 - 47 с. ISBN
2. Дополнительная
1. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1995. 385с.
2. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М: Химия, 1989. 462 с.
3. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. 512 с.
4. Адамсон А. Физическая химия поверхности. М.: Мир, 1979. 568 с.
5. Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная
химия. М.: Наука, 1978. 368 с.
6. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах ПАВ. С.-Петербург. Химия. 1992. Гл. 1, 2, 3.
7. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества, свойства и применение. Л.: Химия, 1981.
304 с.