175

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Східноукраїнський національний університет

імені Володимира Даля

Інститут хімічних технологій (м. Рубіжне)

Факультет хімічних наук

Кафедра загальнохімічних дисциплін

0Bхімія довкілля: колоїдна хімія

4BКонспект лекцій

2014

Хімія довкілля : Колоїдна хімія. Конспект лекцій. Для студентів напряму підготовки 6.040106 Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування / Укладач Бєлкіна С.Д. – Рубіжне : ІХТ СНУ ім. В.Даля, 2013. – 174 с.

Конспект лекцій охоплює основні теми навчальної дисципліни Хімія довкілля: Колоїдна хімія згідно Навчальної програми для напряму підготовки 6.040106 Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування.

Рекомендується студентам денної форми навчання для підготовки до практичних занять, а студентам заочної форми навчання для виконання контрольної роботи.

Схвалено кафедрою ЗХД

Протокол № ______ від «____»____________2014р.

Зав. кафедри ________________ Потапенко Е.В.

Затверджено методичною радою ІХТ СНУ ім. В. Даля

Протокол № ______ від «____»____________2014р.

Голова методичної ради ____________ Тімошин А.С.

Зміст

Вступ	4
Лекція 1 Колоїдний стан речовини	6
Лекція 2 Одержання дисперсних систем	51
Лекція 3 Оптичні властивості та методи дослідження дисперсних систем	66
Лекція 4 Молекулярно-кінетичні властивості та методи дослідження дисперсних систем	76
Лекція 5 Поверхневі явища та адсорбція	89
Лекція 6 Електроповерхневі явища	118
Лекція 7 Стійкість та еволюція дисперсних систем	130
Лекція 8 Колоїдно-хімічні основи захисту навколишнього середовища	147
Термінологічний словник	169

Вступ

Колоїдна хімія вивчає речовини у дисперсному стані. Об’єкти неживої і живої природи існують саме у такому стані, тобто містять у своєму складі малі частинки, волокна, плівки, мембрани з чітко вираженими поверхнями поділу фаз. Дисперсний стан є необхідною умовою функціонування реальних об’єктів. Тільки на високорозвинених міжфазних поверхнях, тобто у високодисперсному стані інтенсивно відбуваються гетерогенні хімічні реакції у промисловості і живих організмах. Успіхи колоїдної хімії, здобуті протягом останніх десятиліть, відкрили нові перспективи її використання в галузі охорони навколишнього середовища.

Назва «колоїдна хімія» походить від слова colla (грець. клей) очевидно тому, що першими її об'єктами вивчення були розчини желатину, крохмалю, які володіють клейовими властивостями. Поверхневі явища й дисперсні системи є предметами колоїдної хімії. В свою чергу, колоїдна хімія є розділом фізичної хімії.

За визначенням П.О. Ребіндера (Ребіндер Петро Олександрович [1898р.н.], радянський фізико-хімік): ««Колоїдна хімія» – розділ фізичної хімії, в якому розглядаються процеси утворення і руйнування дисперсних систем, а також їхні характерні властивості, пов'язані в основному з поверхневими явищами на межі розділу фаз в цих системах.».

Предмет колоїдної хімії дуже широкий. Він може бути представлений як теоретичні засади, що описують процеси в системах, в яких головну роль відіграють поверхневі явища, та практичні методи і методики керування такими процесами.

Сучасна колоїдна хімія відіграє величезну роль в усій матеріальній культурі людства, оскільки матеріальна основа сучасної цивілізації та самого існування людини зв'язані з колоїдними системами.

Учіння про розчини є одним з основних в сучасній хімії і при вивченні хімії розчинам приділяється значна увага. Між тим, молекулярні й іонні розчини зустрічаються в природі й техніці рідше, ніж колоїдні розчини, що робить вивчення колоїдної хімії необхідним для еколога.

Колоїдна хімія важлива для вивчення ґрунтів. Фактори колоїдної хімії мають вирішальне значення в процесах їх утворення, засолення, зволоження, обробки, внесення добрив.

В геології і в геофізиці процеси колоїдної хімії також важливі, оскільки з ними зв'язані усі теорії будови геологічних структур та їх генезису.

Технології багатьох промислових виробництв безпосередньо зв'язані з колоїдною хімією. Так емульсії, суспензії, студені, піни, порошки широко застосовуються у харчовій, текстильній, хімічній та інших галузях промисловості.

Слід відмітити велике значення колоїдної хімії для захисту навколишнього середовища. Методи очистки водних середовищ і повітря від дисперсних часток ґрунтуються на законах і закономірностях колоїдної хімії.

Різноманітні поглиначі, мембрани, фільтри і т.д. є дисперсними системами і поверхневі явища в них використовуються для видалення з повітря і води забруднень. Водоочистка й очистка атмосфери - типово колоїдні процеси.

Дисципліна «Колоїдна хімія» входить до складу дисциплін хімії довкілля для напряму підготовки Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування. Її місце в навчальному плані пов’язане з тим, що вивчення колоїдної хімії повинно передувати вивченню ґрунтознавства та складати теоретичну основу методів захисту навколишнього середовища.

Структура навчальної дисципліни «Колоїдна хімія» включає два залікові модулі. До першого залікового модулю «Колоїдний стан речовини. Одержання дисперсних систем. Оптичні та структурно-механічні властивості дисперсних систем» входять такі змістові модулі: «Колоїдний стан речовини»; «Одержання дисперсних систем»; «Оптичні властивості та методи дослідження дисперсних систем»; «Молекулярно-кінетичні властивості та методи дослідження дисперсних систем». Другий заліковий модуль «поверхневі явища та адсорбція. Стійкість та еволюція дисперсних систем» включає такі змістові модулі: «Поверхневі явища та адсорбція»; «Електроповерхневі явища»; «Стійкість та еволюція дисперсних систем»; «Колоїдно-хімічні основи захисту навколишнього середовища».

Метою викладання дисципліни є вивчення особливостей дисперсного стану речовин, поверхневих явищ та процесів адсорбції на межі розділу фаз, котрі складають теоретичну основу колоїдно-хімічних методів захисту навколишнього середовища.

Колоїдна хімія формувалась у взаємодії з фізикою і хімічними науками. Тісні контакти колоїдної хімії із суміжними дисциплінами сприяли формуванню її експериментальної бази. Тому вивчення дисципліни «Колоїдна хімія» передбачає знання фізики, математики, хімії з основами біогеохімії в обсязі, передбаченому навчальними планами напряму підготовки: 6.040106 Екологія, охорона навколишнього природного середовища та збалансоване природокористування.

В свою чергу, знання колоїдної хімії використовується при вивченні таких дисциплін: «ґрунтознавство», «Технологія основних виробництв та промислова екологія», «Розрахунки та експлуатація газо- та водоочисних споруд», «Природоохоронні технології».