- •Коллоидная химия
- •Печатается по рекомендации Методического совета и по решению Редакционно-издательского совета Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова
- •Оглавление
- •Введение
- •Лекция 1. Дисперсные системы
- •1.1. Предмет коллоидной химии
- •1.2. Количественные характеристики дисперсных систем
- •1.3. Классификация дисперсных систем
- •Классификация по дисперсности
- •Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •Классификация по взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды (по межфазному взаимодействию)
- •Классификация по межчастичному взаимодействию
- •1.4. Краткий исторический очерк
- •Лекция 2. Поверхностные явления
- •2.1. Природа поверхностной энергии
- •2.2. Поверхностное натяжение
- •2.3. Самопроизвольные процессы в поверхностном слое
- •2.4. Адсорбция. Общие положения, классификация
- •Лекция 3. Виды адсорбции
- •3.1. Адсорбция на границе «жидкий раствор – газ». Поверхностно-активные вещества
- •3.2. Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел. Капиллярная конденсация
- •3.3. Адсорбция растворенного в жидкости вещества на твердом адсорбенте. Смачивание. Адгезия
- •Лекция 4. Лиофобные золи (коллоидные растворы)
- •4.1. Методы получения лиофобных золей
- •4.1.1. Диспергационные методы
- •4.1.2. Конденсационные методы
- •4.1.3. Пептизация
- •4.2. Методы очистки коллоидных растворов
- •4.2.1. Диализ
- •4.2.2. Электродиализ
- •4.2.3. Ультрафильтрация
- •4.2.4. Обратный осмос
- •Лекция 5. Оптические и молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •5.1. Оптические свойства коллоидных растворов
- •5.1.1. Рассеяние света
- •5.1.2. Поглощение света и окраска золей
- •5.1.3. Оптические методы исследования коллоидных растворов
- •5.2. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •5.2.1. Броуновское движение
- •5.2.2. Диффузия
- •5.2.3. Осмотическое давление
- •Лекция 6. Электрические свойства коллоидных растворов
- •6.1. Электрокинетические явления в гидрофобных золях
- •6.2. Пути образования двойного электрического слоя
- •6.3. Строение двойного электрического слоя
- •6.4. Факторы, от которых зависит дзета-потенциал
- •Лекция 7. Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция
- •7.1. Седиментационная устойчивость дисперсных систем
- •7.2. Агрегативная устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция
- •7.3. Факторы устойчивости лиофобных золей
- •7.4. Теория устойчивости лиофобных золей
- •7.4.1. Электростатические силы отталкивания
- •7.4.2. Ван-дер-Ваальсовы силы притяжения
- •7.5. Виды коагуляции электролитами
- •7.6. Гетерокоагуляция и гетероадагуляция
- •Лекция 8. Лиофильные системы. Микрогетерогенные системы
- •8.1. Лиофильные системы
- •8.1.1. Растворы коллоидных поверхностно-активных веществ
- •8.1.2. Растворы высокомолекулярных соединений
- •8.2. Микрогетерогенные системы
- •8.2.1. Суспензии
- •8.2.2. Эмульсии
- •8.2.3. Пены
- •8.2.4. Аэрозоли
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Горенкова Галина Алексеевна
- •Коллоидная химия
- •655017, Г. Абакан, пр. Ленина, 94
Классификация по межчастичному взаимодействию
Согласно этой классификации ДС подразделяют на:
свободнодисперсные (бесструктурные);
связнодисперсные (структурированные).
В свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и способны независимо передвигаться в дисперсионной среде.
В связнодисперсных системах частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет межмолекулярных сил, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространственные сетки или каркасы (структуры). Частицы, образующие структуру, не способны к взаимному перемещению и могут совершать только колебательные движения.
1.4. Краткий исторический очерк
В истории развития коллоидной химии можно выделить три периода.
Первый период. Зарождение коллоидной химии (с древнейших времен до середины XIX в.).
Многие коллоидные системы были известны в глубокой древности – в Египте, Греции и Риме. У Аристотеля имеются указания на явления свертывания молока и крови, дубления кож и крашения тканей. Алхимикам (II–IV вв.) были известны коллоидные растворы золота и серебра. М. В. Ломоносов широко использовал для окрашивания стекол коллоидные пигменты и основал новую отрасль русской промышленности – производство цветных стекол для мозаики. Первые практические сведения о суспензиях содержатся в трудах И. Я. Берцелиуса (1824–1834). Итальянский ученый Ф. Сельми (1817–1881) обратил внимание на то, что некоторые растворы проявляют аномальные свойства: сильно рассеивают свет, не проявляют заметной диффузии, растворенное вещество в них не проходит через пористые мембраны.
Профессор Московского университета Ф. Рейсс (1809) открыл явления электрофореза и электроосмоса в суспензиях и глинах. Дж. Тиндаль (1868) изучал оптические свойства растворов и открыл явление опалесценции.
Итак, к середине XIX в. был накоплен экспериментальный материал, послуживший основой для возникновения коллоидной химии как самостоятельной науки.
Второй период. Становление коллоидной химии как самостоятельной науки (1860-е гг. – конец XIX в.).
Основоположником коллоидной химии считают шотландского химика Т. Грэма. Он впервые (1861) ввел термины «коллоид», «золь», «гель», получил коллоидные растворы сульфида мышьяка, кремниевой и вольфрамовой кислот, гидроксидов алюминия, железа, хрома. Он пришел к выводу о том, что все вещества делятся на коллоиды (не проходят через мембрану) и кристаллоиды. Профессор Киевского университета И. Г. Борщов, в отличие от представлений Грома о коллоидах как об особом классе химических веществ, говорил о микрокристаллическом состоянии коллоидных частиц. Великий русский химик Д. И. Менделеев много внимания уделял коллоидным растворам и в «Основах химии» подробно описал свойства некоторых из них. Он показал, что все тела в природе могут находиться в коллоидном состоянии.
На основе фундаментальных исследований, выполненных в конце XIX в., было установлено, что в коллоидных растворах частицы находятся в высокой степени раздробления.
Третий период. Развитие современной коллоидной химии (XX в.).
Начало XX в. ознаменовалось развитием теоретических исследований объектов коллоидной химии.
М. С. Цвет (1903) открыл хроматографический метод анализа, основанный на адсорбционном разделении веществ в пористых адсорбентах. В дальнейшем учение об адсорбции развивалось в работах таких ученых, как Б. А. Шишковский (1908), И. Ленгмюр (1917), Г. Фрейндлих (1926), Н. А. Шилов (1915–1930). П. А. Ребиндер (с 1923 г.) изучал влияние адсорбционных слоев на свойства коллоидных и грубодисперсных систем. Н. П. Песков положил начало учению о лиофильности и лиофобности золей и выяснил значение этих свойств в проблеме устойчивости, ему принадлежит заслуга в формировании представлений о коллоидной химии как науки о поверхностных явлениях и дисперсных системах (1932).
Изучив тему «Дисперсные системы», вы должны знать:
количественные характеристики дисперсных систем, формулы для их расчета;
классификацию дисперсных систем по дисперсности, агрегатному состоянию фаз, по взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру межчастичного взаимодействия.