- •., Дібрівний в.М., Сергеєв в.В Ван-Чин-Сян ю.Я курс колоїдної хімії
- •Розділ 1. Вступ
- •1.1.Предмет колоїдної хімії
- •1.2.Класифікація колоїдних систем
- •Контрольні питання:
- •Розділ 2. Поверхневі явища та їх класифікація
- •2.1.Класифікація поверхневих явищ
- •2.2.Поверхневий натяг
- •2.3.Методи визначення поверхневого натягу
- •2.3.1.Метод капілярного підняття (метод Жюрена).
- •2.3.2.Метод максимального тиску в бульбашці (метод Ребіндера)
- •2.3.3.Сталагмометричний метод (метод Траубе)
- •2.4.Внутрішня енергія поверхні. Залежність енергетичних параметрів поверхні від температури
- •2.5.Принципи формування поверхневого шару
- •2.6.Адгезія, когезія
- •2.7.Змочування і розтікання
- •2.7.1.Розтікання рідин. Ефект Марангоні
- •Контрольні питання:
- •Розділ 3.Дисперсність і властивості тіл
- •3.1.Геометричні параметри поверхні
- •3.2.Вплив дисперсності на внутрішній тиск
- •3.3.Капілярні явища
- •3.4.Дисперсність і реакційна здатність речовин
- •3.5.Тиск насиченої пари над викривленою поверхнею
- •3.6.Вплив дисперсності на температуру фазового переходу
- •3.7.Вплив дисперсності на розчинність твердих тіл
- •3.8.Вплив дисперсності на рівновагу хімічних реакцій
- •Контрольні питання:
- •Розділ 4.Адсорбційні рівноваги.
- •4.1.Основні поняття та визначення.
- •4.1.1.Природа адсорбційних сил
- •4.1.2.Фундаментальне рівняння адсорбції Гіббса
- •4.1.3.Теплота адсорбції.
- •4.1.4.Швидкість фізичної адсорбції
- •4.2.Адсорбція газів на однорідній твердій поверхні.
- •4.2.1.Ізотерма адсорбції (закон) Генрі
- •4.2.2.Теорія адсорбції Ленгмюра
- •4.2.3.Теорія полімолекулярної адсорбції бет
- •4.3.Адсорбція газів на пористих тілах
- •4.3.1.Класифікація пористих тіл
- •4.3.2.Теорія капілярної конденсації
- •4.3.3.Теорія об’ємного заповнення мікропор
- •4.4.Адсорбція на межі тверде тіло – рідкий розчин.
- •4.4.1.Молекулярна адсорбція
- •4.4.2.Іонна адсорбція
- •4.5.Адсорбція поверхнево активних речовин з розчину на межі рідина – газ
- •Контрольні питання.
- •Розділ 5.Електричні явища на поверхні
- •5.1.Поняття про електрокінетичні явища
- •5.2.Механізм утворення подвійного електричного шару
- •5.3.Термодинамічні співвідношення між поверхневим натягом і електричним потенціалом
- •5.4.Теорії будови подвійного електричного шару
- •5.4.1.Теорія Гельмгольца Перрена.
- •5.4.2.Теорія Гуї - Чепмена
- •5.4.3.Теорія Штерна.
- •5.5.Вплив електролітів на подвійний електричний шар
- •5.5.1.Вплив індиферентних електролітів на подвійний електричний шар.
- •5.5.2.Вплив неіндиферентних (родинних) електролітів
- •5.6.Експериментальне визначення електрокінетичного потенціалу
- •Контрольні питання.
- •Розділ 6.Методи одержання та очистки колоїдних систем
- •6.1. Диспергаційні методи
- •6.2.Конденсаційні (агрегаційні) методи
- •6.2.1.Термодинаміка утворення нової фази при конденсації.
- •6.2.2.Кінетика утворення нової фази
- •6.3.Будова міцел
- •6.4.Методи очистки колоїдних розчинів
- •Контрольні питання.
- •Розділ 7.Агрегативна стійкість дисперсних систем.
- •7.1.Фактори агрегативної стійкості ліофобних дисперсних систем.
- •7.2.Ізотермічна перегонка в дисперсних системах.
- •7.3.Коагуляція.
- •7.3.1.Теорія стійкості дисперсних систем Дєрягіна, Ландау Фервея і Овербека
- •7.3.2.Кінетика коагуляції
- •Контрольні питання
- •Розділ 8.Властивості дисперсних систем
- •8.1.Молекулярно – кінетичні властивості дисперсних систем
- •8.1.1.Броунівський рух
- •8.1.2.Дифузія.
- •8.1.3.Седиментація та седиментаційна стійкість.
- •8.1.4.Седиментаційний аналіз дисперсності.
- •8.2.Оптичні властивості дисперсних систем.
- •8.2.1.Розсіювання світла.
- •8.2.2.Абсорбція світла.
- •8.2.3.Оптичні методи дослідження дисперсних систем.
- •8.3.Структурно-механічні властивості дисперсних систем.
- •8.3.1.Реологічні моделі тіл.
- •Контрольні питання
- •Розділ 9.Розчини поверхнево – активних речовин
- •9.1.Класифікація та властивості пар.
- •9.2.Міцели пар.
- •9.3.Стабілізуюча дія пар. Солюбілізація.
- •Контрольні питання
- •Розділ 10.Розчини високомолекулярних сполук
- •10.1.Властивості вмс
- •10.2.Взаємодія вмс з розчинниками.
- •10.3.Молекулярна маса вмс
- •Контрольні питання
- •Розділ 11.ГрубоДисперсні системи.
- •11.1.Суспензії
- •11.2.Емульсії.
- •11.2.1.Класифікація та властивості емульсій.
- •11.2.2.Одержання та руйнування емульсій.
- •11.3.1.Основні характеристики та властивості пін.
- •11.3.2.Одержання та руйнування пін.
- •11.4.Аерозолі
- •11.4.1.Класифікація та властивості аерозолів
- •11.4.2.Методи одержання та практичне значення аерозолів
- •11.5.Порошки
- •Контрольні питання
- •Розділ 12.Список літератури
Розділ 9.Розчини поверхнево – активних речовин
Більшість колоїдних систем є гетерогенними та термодинамічно нерівноважними системами. Але деякі системи здатні в залежності від умов існувати у вигляді істинних розчинів або золів чи гелів. До таких систем відносяться водні розчини багатьох поверхнево – активних речовин (ПАР).
9.1.Класифікація та властивості пар.
Молекули ПАР складаються з довгого вуглеводневого ланцюга та полярної функціональної групи За здатністю до дисоціації ПАР поділяються на іоногенні та неіоногенні. В свою чергу іоногенні ПАР поділяються на аніонітні, катіонітні та амфолітні або амфотерні.
Аніонітні ПАР дисоціюють у воді з утворенням поверхнево-активного аніона. До них відносяться:
карбонові кислоти, сульфокислоти та їх солі: RCOOH; RCOOM,
RSO3M; RarSO3M; M=(Na, K, . . .)
Катіонітні ПАР дисоціюють з утворенням поверхнево активного катіона, наприклад солі амінів RNH3Cl; R2NH2Cl; R3NCl
Амфолітні ПАР можуть утворювати при дисоціації, поверхнево – активні іони різного знаку, в залежності від рН середовища.
До них відносяться амінокислоти RNH(CH2)nCOOH
Неіоногенні ПАР в розчинах не дисоціюють.. До неіоногенних ПАР відносяться спирти та похідні оксиду етилену.
ROH; R(OCH2CH2)nOH
За розчинністю ПАР поділяють на істино розчинні та колоїдні.
Істинно розчинні ПАР це дифільні органічні сполуки з невеликим вуглецевим радикалом, наприклад нижчі спирти, феноли, кислоти та їх солі. Ці речовини знаходяться в водних розчинах в молекулярно – дисперсійному стані до концентрації, що відповідає їх насиченому розчину. При подальшому збільшені концентрації система розділяється на дві окремі фази.
Колоїдні ПАР мають невелику розчинність у воді та здатні сильно зменшувати поверхневий натяг адсорбуючись на поверхні поділу фаз. При дуже малих концентраціях колоїдні ПАР утворюють істині розчини. Але при деякій концентрації, яку називають критична концентрація міцелоутворення (ККМ) ПАР починають утворювати агрегати молекул. Внаслідок цього загальна розчинність ПАР зростає, тоді як молекулярна розчинність залишається незмінною і дорівнює ККМ. Значення критичної концентрації міцелоутворення для більшості колоїдних ПАР знаходиться в межах 10-5 – 10-3 моль/л.
Важливою характеристикою молекул колоїдних ПАР, що має вирішальне значення для їх поверхневих і об’ємних властивостей, а значить, і для їх застосування, є співвідношення двох частин (груп) молекули - гідрофільної і гідрофобної (ліпофільної). Це співвідношення назвали гідрофільно-ліпофільний баланс (ГЛБ). Для розрахунку ГЛБ користуються запропонованими Гріффіном і розвиненою Девісом напівемпіричною системою ГЛБ, що дозволяє з енергетичних позицій кількісно оцінити і виразити у вигляді умовних групових чисел ступінь взаємодії з водою окремих груп, з яких складається молекула ПАР. Групові числа гідрофільних груп вважаються позитивними, а ліпофільних - негативними.
Система ГЛБ є до певної міри формальною, оскільки вона виходить зі стереометричного складу сполук і не враховує геометричних особливостей будови їх молекул, наприклад, ізомерії. Але вона дозволяє визначити область застосування ПАР.