- •Введение
- •1. Предмет коллоидной химии, её место среди естественнонаучных
- •2. Признаки объектов коллоидной химии
- •3. Краткий исторический очерк
- •Глава 1 особенности строения поверхностного слоя. Поверхностное натяжение
- •1.1. Поверхностная энергия Гиббса. Поверхностное натяжение
- •1.2. Пути уменьшения свободной поверхностной энергии
- •1.3. Поверхностно-активные вещества
- •1.4. Классификация поверхностно-активных веществ
- •1.5. Применение поверхностно-активных веществ
- •1.6. Изотерма поверхностного натяжения. Уравнение
- •1.7. Свойства пав: поверхностная активность, гидрофильно-
- •1.8. Мицеллообразование в растворах мпав. Критическая
- •1.9. Липосомы
- •Глава 2 когезия. Адгезия. Смачивание
- •2.1. Когезия
- •2.2. Адгезия
- •2.3. Смачивание. Растекание
- •2.4. Инверсия смачивания
- •Глава 3 адсорбция
- •3.1. Общие понятия
- •3.2. Адсорбция на поверхности раздела “жидкость - газ”
- •3.3. Адсорбция на поверхности раздела «жидкость – жидкость»
- •3.4. Адсорбция на поверхности раздела «твёрдое тело – газ»
- •3.4.1. Мономолекулярная адсорбция. Уравнение Лэнгмюра
- •3.4.2. Уравнение Фрёйндлиха
- •3.4.3. Полимолекулярная адсорбция. Капиллярная конденсация
- •3.5. Адсорбция на поверхности раздела «твёрдое тело – жидкость»
- •3.5.1. Молекулярная адсорбция
- •3.5.2. Адсорбция из водных растворов электролитов
- •3.5.3. Влияние природы адсорбирующихся ионов
- •Уменьшение гидратированности
- •У величение адсорбируемости:
- •3.5.4. Влияние природы адсорбента
- •3.5.5. Образование двойного электрического слоя
- •3.5.6. Обменная адсорбция
- •3.5.6.1. Иониты
- •3.6. Хроматография
- •3.6.1. Общие представления и классификация хроматографических методов
- •3.6.2. Газовая хроматография
- •3.6.3. Жидкостная хроматография
- •3.6.3.1. Адсорбционная хроматография
- •3.6.3.2. Распределительная хроматография
- •3.6.3.3. Аффинная хроматография
- •3.6.3.4. Эксклюзионная хроматография
- •3.6.3.5. Ионообменная хроматография
- •3.6.4.1. Осадочная хроматография
- •Глава 4 получение и очистка дисперсных систем
- •4.1. Классификация
- •4.2. Получение
- •4.2.1. Диспергационные методы
- •4.2.2. Конденсационные методы
- •4.2.3. Комбинированные методы
- •4.3. Очистка коллоидных растворов
- •Глава 5 двойной электрический слой. Строение мицеллы лиофобных золей
- •5.1. Строение двойного электрического слоя
- •Поверхность скольжения
- •5.2. Влияние на двойной электрический слой разбавления
- •5.3. Строение мицеллы лиофобных золей
- •5.4. Формула мицеллы
- •5.5. Электрокинетические явления
- •5.6. Экспериментальное определение электрокинетического
- •Глава 6
- •6.1. Виды устойчивости
- •6.2. Факторы агрегативной устойчивости
- •6.3. Коагуляция
- •6.4. Коагуляция под действием электролитов. Порог коагуляции
- •6.5. Теории коагуляции
- •6.7. Коагуляция смесью электролитов
- •6.8. Привыкание
- •6.10. Взаимная коагуляция золей
- •6.11. Коллоидная защита
- •Глава 7
- •7.1. Броуновское движение и диффузия в коллоидных системах
- •7.2. Седиментация и седиментационная устойчивость
- •7.3. Закономерности седиментации в гравитационном поле.
- •7.4. Седиментация в центробежном поле
- •7.5. Седиментационный анализ
- •7.6. Вязкость дисперсных систем
- •7.7. Осмотическое давление дисперсных систем
- •Глава 8
- •8.1. Явления, наблюдаемые при попадании света в дисперсные
- •8.2. Рассеяние света. Уравнение Рэлея
- •8.3. Оптические методы исследования и анализа
- •Глава 9
- •9.1. Суспензии и пасты
- •9.2. Эмульсии
- •9.3. Пены
- •9.4. Аэрозоли
- •9.5. Порошки
- •Глава 10
- •10.1. Классификация высокомолекулярных веществ
- •10.2. Получение, применение и свойства высокомолекулярных
- •10.3. Фазовые и физические состояния полимеров
- •10.4. Набухание
- •10.5. Растворение
- •10.6. Свойства растворов высокомолекулярных веществ
- •10.6.1. Вязкость. Вискозиметрия
- •10.6.2. Осмотическое давление, Осмометрия
- •10.6.3. Мембранное равновесие
- •10.6.4. Оптические свойства
- •10.7. Полиэлектролиты. Белки. Изоэлектрическая точка
- •10.7.1. Методы определения изоэлектрической точки белков
- •10.8. Выделение вмв из растворов. Коацервация
- •10.9. Застудневание
- •10.10. Пластическая вязкость. Уравнение Бингема
- •Глава 11
- •11.1. Классификация и применение гелей и студней
- •11.2. Свойства гелей и студней
- •11.2.1. Тиксотропия
- •11.2.2. Синерезис
- •11.2.3. Диффузия в гелях и студнях
- •11.2.4. Периодические реакции
A – величина адсорбции
а - 1) линейные размеры частиц
2) термодинамическая активность
C – 1) молярная концентрация
2) объёмная концентрация
D – 1) степень дисперсности
2) коэффициент диффузии
d – диаметр
E – 1) напряжение
2) энергия
F - сила
GS - свободная поверхностная энергия
g – ускорение силы тяжести
H – 1) напряжённость электрического
поля
2) энтальпия
I – интенсивность света
jдиф поток диффузии
K - 1) константа адсорбционного
равновесия
2) константа обмена
3) константа скорости коагуляции
K’ – молярный коэффициент мутности
k - 1) константа Больцмана
l - длина
M - молярная масса
m - масса
NA - число Авогадро
n – 1) количество вещества (моль)
2) коэффициент преломления
3) количество частиц
P – коагулирующая способность
p – давление
Q – объёмная скорость течения
R - универсальная газовая постоянная
r - радиус
S – 1) площадь
2) энтропия
Sсед - константа седиментации
Sуд – удельная поверхность
Т - температура
t - время
V - объём
v – скорость
w – работа
z –заряд иона
a – степень набухания
- кратность пены
Г – поверхностный избыток
- порог коагуляции
х – средний сдвиг частиц при
броуновском движении
- толщина двойного электрического
слоя
- диэлектрическая проницаемость
0 – электрическая постоянная
- электрокинетический потенциал
- 1) объёмная концентрация
2) электротермодинамический
потенциал
- вязкость
- 1)краевой угол смачивания
2) предел текучести
- 1) гидрофильно-липофильный
баланс
2) длина волны
- частичная концентрация
- 1) геометрическая константа
2) осмотическое давление
- плотность
- сумма
- 1) поверхностное натяжение
2) плотность заряда
- угловая скорость вращения
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ
Число Авогадро NA 6,022521023 моль1
Число Фарадея F 96487 Кл/моль-экв
Константа Больцмана k 1,38041023 Дж/К
Универсальная газовая постоянная R 8,314 Дж/мольК =
= 1,98725 кал/мольК =
= 0,082057 латм/мольК
Электрическая постоянная 0 8,854187821012 Ф/м
Введение
1. Предмет коллоидной химии, её место среди естественнонаучных
дисциплин и значение для фармации, медицины и биологии
Коллоидная химия - наука, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления. К дисперсным системам во многом близки по свойствам растворы высокомолекулярных веществ, поэтому они тоже рассматриваются в курсе коллоидной химии.
В 1861 г. английский химик Т. Грэм, продолжая работы Ф. Сельми (1845), предложил разделить все химические вещества на два класса по их способности образовывать растворы с резко отличающимися свойствами. Растворы веществ одного класса – «кристаллоидов» по терминологии Грэма - стабильны, проходят без изменений через растительные и животные мембраны, при выпаривании дают, как правило, кристаллические осадки, диффузия в них протекает сравнительно быстро, в большинстве случаев они прозрачны (это так называемые истинные растворы). Растворы веществ другого класса чаще всего нестабильны (лабильны), при прохождении сквозь мембраны часто разделяются или изменяют свои свойства, при их выпаривании образуются аморфные осадки, зачастую не поддающиеся повторному растворению, диффузия в таких растворах протекает очень медленно, и в большинстве случаев они обладают мутностью. Этот класс веществ по греческому названию их типичных представителей – растительных камедей и животных клеев Т. Грэм назвал коллоидами (от греч. - клей), а растворы, ими образуемые – коллоидными растворами. И хотя впоследствии выяснилось, что деление веществ на кристаллоиды и коллоиды неправомерно, так как одни и те же вещества могут в различных условиях образовывать как истинные, так и коллоидные растворы, термин «коллоидные растворы», а также производное от него название науки «коллоидная химия» сохранились. Однако сейчас в эти понятия вкладывается иное содержание, о котором будет сказано ниже.
Большинство окружающих нас реальных тел состоит из мелких частиц - дисперсий, погружённых в какую-либо среду (жидкую, твёрдую или газообразную). К дисперсиям относятся частицы самой разнообразной формы – крупинки, комочки, плёнки, нити, пузырьки воздуха, капли жидкости, капилляры и т. п. Совокупность таких дисперсий вместе со средой, в которой они распределены, образует дисперсную систему. Таким образом, дисперсные системы состоят из непрерывной дисперсионной среды и дисперсной фазы - совокупности всех дисперсий.
Примерами природных дисперсных систем могут быть горные породы, почвы, песок, пыль, дым, облака и туман; растительные и животные ткани, клетки и внутриклеточные образования растений, животных, микроорганизмов, а также и сами микроорганизмы – бактерии и вирусы. Дисперсными системами являются и многие продукты производства, например, строительные материалы, металлические сплавы, бумага, ткани, пищевые продукты и многие лекарственные формы (порошки, эмульсии, суспензии, аэрозоли и т. д.). Отсюда следует, что процессами технологии лекарств нельзя квалифицированно управлять без знания основных свойств дисперсных систем.
Несмотря на малые размеры дисперсий суммарная площадь поверхности, отделяющей их от дисперсионной среды, очень велика. По этой причине в дисперсных системах особенно заметно проявляются поверхностные явления, в значительной степени определяющие их свойства. К поверхностным явлениям относятся процессы, протекающие на границе, разделяющей соприкасающиеся (сопряжённые) фазы. Так, биохимические процессы в живых организмах происходят на многообразных поверхностях раздела, таких как мембраны, образующие оболочки клеток, ядер, митохондрий и др. Для детального рассмотрения этих процессов в норме и в патологии, а также процессов, идущих с участием лекарственных веществ, необходимо знание теории поверхностных явлений.
У коллоидной химии есть ещё один объект исследования - высокомолекулярные вещества (ВМВ) и их растворы. Дело в том, что макромолекулы ВМВ имеют размеры, соизмеримые с размерами многих малых дисперсий. Поэтому их растворы имеют много общих свойств с дисперсными системами. Необходимость изучения ВМВ обусловлена ещё и тем, что в состав тканей и клеток организма, цитоплазмы, крови и т. п. входят природные высокомолекулярные вещества - белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Растворы различных ВМВ применяются в качестве лекарств, поэтому и фармаколог, и провизор должны знать свойства и особенности строения таких систем и владеть методами их исследования.
Имея в качестве объектов исследования в основном реальные объекты во всём многообразии их свойств, коллоидная химия завершает общехимическое образование. При этом есть все основания называть науку о дисперсных системах и поверхностных явлениях физикохимией реальных тел.
