Учебное пособие к элективному курсу для студентов 4-го курса

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Учебное пособие к элективному курсу для студентов 4-го курса



страница1/31
Дата20.06.2017
Размер5,27 Mb.


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31





И. Е. Стась, А.С. Фомин


ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ В ПРИРОДЕ

И ТЕХНИКЕ

Учебное пособие к элективному курсу для студентов 4-го курса

химического факультета

Барнаул 2005 г.

Содержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6



ГЛАВА 1. Классификация дисперсных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперси-онной среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Классификация по межфазному взаимодействию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Классификация по взаимодействию между частицами . . . . . . . . . . . . . . . 16

Классификация по дисперсности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Классификация по топографическому признаку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Растворы высокомолекулярных соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

ГЛАВА 2. Системы с газообразной дисперсионной средой . . . . . . . . . 22

2.1 Аэрозоли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Классификация аэрозолей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Размер и форма частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Способы получения аэрозолей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Оптические свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Молекулярно-кинетические свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Электрические свойства аэрозолей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Агрегативная устойчивость аэрозолей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Разрушение аэрозолей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Практическое значение аэрозолей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

2.2 Порошки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Классификация порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Размеры частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

Способы получения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Свойства порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Применение порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Нанопорошки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

ГЛАВА 3. Системы с жидкой дисперсионной средой . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.1 Суспензии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Способы получения суспензий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Седиментационная и агрегативная устойчивость суспензий . . . . . . . . . . 63

Коллоидная защита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Применение суспензий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.2 Эмульсии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Классификация и свойства эмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Методы установления типа эмульсии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Агрегативная устойчивость эмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Свойства эмульгаторов. Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ) . . . . .78

Обращение фаз эмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Способы получения эмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Разрушение эмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Эмульсионные пленки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Практическое применение эмульсий и эмульгирования . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Биологическое значение эмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

3.3 Пены и газовые эмульсии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

Строение пен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Способы получения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Устойчивость пен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Стабилизация пен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Факторы, влияющие на устойчивость пен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Свойства пен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107

Применение пен. Пены в природе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107

Разрушение пен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
ГЛАВА 4. Системы с твердой дисперсионной средой. Композици-
онные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Твердые пены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Твердые эмульсии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Твердые золи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115


Способы получения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117

Композиционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

ГЛАВА 5. Лиофильные системы. Мицеллярные коллоиды . . . . . . . . .125

Основные понятия и классификация мицеллярных ПАВ . . . . . . . . . . . . . . . 126

Состояние ПАВ в растворе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Термодинамика мицеллообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

Строение мицелл ПАВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136

Определение ККМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

Факторы, влияющие на ККМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Мицеллообразование в неводных средах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

Солюбилизация в растворах мицеллообразующих ПАВ. Образование

микроэмульсий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

Танниды и красители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Объяснение моющего действия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Микрокапсулирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

ГЛАВА 6. Растворы высокомолекулярных соединений . . . . . . . . . . . . 158

Взаимодействие высокомолекулярных соединений с раствори-

телем. Пластификация полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Набухание и растворение высокомолекулярных соединений . . . . . . . . . . . 160

Теплота набухания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164

Стадии процесса набухания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Факторы, влияющие на набухание и растворение полимера . . . . . . . . . . . 167

Давление набухания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Значение набухания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

Некоторые свойства растворов ВМС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Коацервация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177

Золи высокомолекулярных соединений. Латексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Полиэлектролиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Микро- и макроструктура белка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

Денатурация белка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

Обратимость денатурации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Высаливание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

Схема Кройта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

Ряды Гофмейстера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

Биологическое значение коллоидной защиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187

Методы определения ИЭТ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Электрофорез белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

Коллоидно-осмотическое давление в растворах белков . . . . . . . . . . . . . . .194

Мембранное равновесие Доннана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

ГЛАВА 7. Гели и студни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198

Коагуляционные структуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Конденсационно-кристаллизационные структуры . . . . . . . . . 201

Эластичные гели (студни) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Факторы студне- и гелеобразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Тиксотропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Старение гелей. Синерезис . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Диффузия в гелях и студнях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Периодические реакции в гелях и студнях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214

Значение и практическое применение студней. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
ПРЕДИСЛОВИЕ

В общем курсе коллоидной химии основное внимание уделяется изучению свойств гидрозолей. Знакомство же с другими представителями дисперсных систем проходит достаточно поверхностно, в то время как именно эти системы - аэрозоли, эмульсии, пены, суспензии, порошки, твердые золи и т.д. – наиболее распространены в природе и используются в промышленном производстве. Знание свойств данных систем весьма важно для понимания процессов, протекающих в растительных и животных организмах, в различных промышленных производствах, при разработке методов очистки воздушной и водной сред.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов химических, химико-технологических, фармацевтических и биологических факультетов, углубленно изучающих коллоидную химию. Определенный интерес оно может представлять для студентов-экологов и географов. Данное пособие не является учебником по коллоидной химии, знакомство с ним предполагает предварительное изучение студентами основного курса коллоидной химии. Оно включает в себя сведения об отдельных представителях дисперсных систем, их свойствах, устойчивости, способах получения и разрушения. Особое внимание уделено практической значимости систем и их применению.

Пособие составлено на основе обобщения данных основных учебников по коллоидной химии, вышедших, начиная с 70-х годов до настоящего времени, и дополненное сведениями из научных и научно-популярных журналов о конкретных дисперсных системах, нашедших применение в промышленности, медицине, быту. Представленный материал лежит в основе элективного курса «Дисперсные системы в природе и технике», читаемого студентам 4-го курса химического факультета Алтайского госуниверситета.



  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31

  • ГЛАВА 1
  • ГЛАВА 2. Системы с газообразной дисперсионной средой
  • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
  • ГЛАВА 3. Системы с жидкой дисперсионной средой
  • ГЛАВА 5. Лиофильные системы. Мицеллярные коллоиды
  • ГЛАВА 6. Растворы высокомолекулярных соединений
  • Литература