колды / Konspekt_lektsiy_Kolloidnaya_khimia_5_semestr
.pdf
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Факультет естественных наук
Кафедра коллоидной химии
Коллоидная химия
(Поверхностные явления и дисперсные системы)
проф. Назаров В.В.
1
Введение (1)
Литература
Основная:
1.Назаров В.В. Коллоидная химия. – М.: ДеЛи плюс, 2015. – 250 с.
2.Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – 3- е изд., стереотипное, испр. Перепеч. с изд. 1989 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 463 с.
3.Практикум и задачник по коллоидной химии / Под ред. В.В. Назарова и А.С. Гродского. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 374 с.
Дополнительная:
1.Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство «Юрайт», 2014. – 444 с.
2.Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - 4-е изд., испр. и доп. – СПб.: Издательство «Лань»,
2010. – 416 с.
2
Введение (2)
Предмет коллоидной химии (1)
Коллоидная химия – одна из немногих наук, название которой практически не соответствует ее содержанию.
Термин «коллоид» ввел в науку английский ученый Томас Грэм, который в 1861 г. начал систематическое изучение растворов клеящих веществ и обнаружил, что они по свойствам сильно отличаются от гомогенных растворов низкомолекулярных веществ. Это и были первые объекты коллоидной химии.
Термины «коллоид», «коллоидная» происходят от греческого слова: κóλλα – клей.
Позже оказалось, что не только растворы клеящих веществ могут обладать «особыми» свойствами, то есть круг объектов расширился, а название науки сохранилось по традиции.
Современное определение этой науке дал П.А. Ребиндер: коллоидная химия – это наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах.
Коллоидная химия
Дисперсные системы |
Поверхностные явления |
Дисперсная система
Дисперсионная среда - |
|
Дисперсная фаза- |
3 |
сплошная фаза |
|
раздробленная фаза |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Введение (3)
Предмет коллоидной химии (2)
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ:
Адсорбция.
Адгезия, когезия, смачивание, растекание.
Электрические явления и т.д.
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ:
Суспензии, золи, аэрозоли. Эмульсии, микроэмульсии. Пены.
Мицеллярные растворы ПАВ. Растворы полимеров.
ПРИЗНАКИ ОБЪЕКТОВ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
Гетерогенность (многофазность): |
|
Дисперсность (раздробленность): |
|
первичный признак, |
Песков Н.П. |
вторичный признак, |
|
качественная характеристика. |
количественная характеристика. |
||
|
|||
σ – межфазное натяжение |
|
s – площадь межфазной поверхности |
|
|
|
|
Gs = s |
Gs - поверхностная энергия |
4 |
|
|
Введение (4)
Количественные характеристики дисперсности
k-коэффициент формы
Формы (предельные) элементов дисперсной
фазы
Пленка: sуд
Нить: sуд
Куб: sуд
Сфера: sуд
= |
ns |
|
= |
|
2A2 |
|
= |
2 |
= 2D |
|||||||||||||
nV |
|
|
|
aA2 |
a |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
= |
|
|
|
4 Aa |
|
= |
|
4 |
|
= 4D |
|
|||||||||||
|
|
Aa2 |
|
a |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sуд = kD |
|||||||||||
|
|
|
|
6a2 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
= 6D |
|
||||||||||
|
|
|
a3 |
|
|
a |
|
|||||||||||||||
= |
|
|
|
d |
2 |
|
= |
6 |
|
= 6D |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
|
d 3 |
|
d |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. Определяющий размер элемента дисперсной фазы: a
2.Дисперсность: D = 1/a
3.Удельная поверхность - отношение площади межфазной поверхности к объему (массе) дисперсной фазы:
s |
|
= |
s |
; |
|
s' |
|
|
= |
s |
= |
s |
= |
sуд |
|
|
|
|
|
||||||||
уд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
V |
|
|
уд |
|
|
m V |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
4. Кривизна поверхности: Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
1 ds |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
||||||||||||||||||
H = |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
H = |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
||||||||
2 dV |
2 |
r |
r |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|||||
Сфера: |
|
H = |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Цилиндр: H = |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введение (5)
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
H = 1r
6
Введение (6) |
Свободнодисперсные |
|
Связнодисперсные |
|
|
||
|
(жидкая и газообразная |
|
(твердая дисперсионная среда) |
|
дисперсионная среда) |
|
|
|
|
|
|
По агрегатному состоянию |
По кинетическим свойствам |
|
дисперсной фазы и среды |
||
|
Классификации дисперсных систем
По размерам частиц дисперсной фазы |
По агрегативной устойчивости |
Ультрамикрогетерогенные,
а = 10-9-10-7 м = 1 – 100 нм
|
|
|
Лиофильные |
|
Лиофобные |
|
||||||||
Микрогетерогенные, |
|
|
|
|
||||||||||
а = 10-7-10-5 м = 0,1 – 10 |
мкм |
|
a |
2 |
kБ |
T |
|
a |
2 |
kБ T |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Грубодисперсные, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kБT |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
а > 10 мкм |
|
|
max |
= |
|
- критерий Ребиндера - Щукина |
||||||||
|
|
a2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Введение (7)
КОСМЕТИКА И ПАРФЮМЕРИЯ
КРЕМЫ, ЗУБНЫЕ ПАСТЫ, ШАМПУНИ И ДР.
ПОВЫШЕНИЕ
НЕФТЕОТДАЧИ
БУРОВЫЕ Р-РЫ, ЗАВОДНЕНИЕ
ПОЖАРОТУШЕНИЕ
ПЕНЫ
КОЛЛОИДНАЯ
ХИМИЯ
ФЛОТАЦИЯ, МОЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ
МЕДИЦИНА
МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФОРЕЗ
НАНОМАТЕРИАЛЫ
КЕРАМИКА, КАТАЛИЗАТОРЫ,
АДСОРБЕНТЫ И ДР.
ЭЛЕКТРОНИКА
ПЛЕНКИ ЛЕНГМЮРАБЛОЖДЕТТ
8
«Человек – ходячий коллоид»
И.И. Жуков, член-корр. АН СССР
9
Термодинамика поверхностных явлений
1