| himia | Дата: Среда, 2007-02-14, 8:54 PM | Сообщение # 1 |
 Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 124
Статус: Offline
| КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ, область химии, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления, возникающие
на границе раздела фаз. Поскольку частицы дисперсной фазы и окружающая их дисперсионная среда имеют очень
большую пов-сть раздела фаз (в высокодисперсных системах размер частиц дисперсной фазы составляет от долей
мкм до 1 нм), с ростом дисперсности поверхностные явления оказывают все более определяющее влияние на св-ва
дисперсной системы. Цель исследований в К. х.- развитие научных основ управления образованием, св-вами и
разрушением дисперсных систем (ДС) и граничных слоев путем регулирования межмолекулярных взаимод. на
границах раздела фаз, прежде всего с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), способных
самопроизвольно концентрироваться (адсорбироваться) на пов-сти частиц дисперсной фазы. Объектами
исследований в К. х. являются разнообразные ДС и пов-сти раздела между дисперсной фазой и дисперсионной
средой, а также границы раздела между макроскопич. фазами: адсорбц. слои (моно- и полимолекулярные) и
смачивающие пленки; тонкие пленки - как. плоские, так и замкнутые (ламеллярные системы, в т. ч. липосомы); нити
(фибриллярные системы); аэрозоли (дымы, туманы, смог, облака), а также порошки; пены и газовые эмульсии;
эмульсии и латексы (см. Латекс натуральный, Латексы синтетические, а также Сказочно-охлаждающие жидкости,
Эмульсионная полимеризация); суспензии, взвеси и пасты; золи и гели; системы с твердой дисперсионной средой
(металлы и сплавы, горные породы, газовые и жидкостные включения в твердых телах). Задачи коллоидно-хим.
исследований и наиб. важные методы исследований разнообразны и отвечают рассматриваемым ниже осн. разделам
К. х. 1. Поверхностные и капиллярные явления, включая иэучение поверхностных сил, термодинамич. и кинетич.
закономерностей адсорбции и смачивания, св-в адсорбц. слоев, закономерностей и механизмов действия ПАВ на
разл. межфазных пов-стях. Молекулярно-статистич. рассмотрение поверхностных явлений (включая использование
методов молекулярной динамики) ведется в контакте с соответствующими разделами мол. физики. Эксперим.
исследование поверхностных явлений на легкоподвижных пов-стях жидкость - пар и жидкость - жидкость
проводится преим. тензометрич. методами (изучение концентрац. зависимости поверхностного натяжения р-ров) или
с помощью весов Лeнгмюра в сочетании с оптич., электрич. и реологич. методами (см. Мономолекулярный слои). 2.
Химия пов-сти твердых тел (см. подробнее Химия твердого тела) - изучение особенностей кристаллич. и
электронной структуры приповсрхностных слоев твердых тел и закономерностей адсорбции на ней в-в как из газовой
фазы, так и из объема тела. Развитие этой области связано с применением многочисл. новых методов исследования
(см., напр., Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия, Электронно-зондовые методы.
Дифракционные методы, Эллипсометрия), к-рые дают сведения о разл. по толщине и площади при поверхностных
слоях. 3. Электрокинетические явления, электрокапиллярные явления и ионный обмен - изучение влияния двойного
электрического слоя и его изменения при введении электролитов на скорость электрофореза и электроосмоса,
значения токов и потенциалов течения дисперсионной среды и седиментации дисперсной фазы, мембранные
эффекты, в т.ч. явления обратного осмоса в мембранах. 4. Молекулярно-кинстич. и транспортные явления в ДС и их
приложения к задачам дисперсионного анализа, т.е. к определению ф-ций распределения частиц по размерам в
свободнодисперсных системах. Сюда относятся исследования закономерностей броуновского движения, осмоса,
возникновения и релаксации флуктуации концентрации, хроматографич. явлений при течении р-ров и золей через
пористые среды. Методы гель-хроматографии, седиментации и центрифугирования широко используются в научных
исследованиях и хим. технологии; ультрацентрифугирование один из наиб. распространенных методов определения
молскулярно-массового распределения в р-рах полимеров. 5. Характерные оптич. св-ва ДС - прежде всего рассеяние
света в них; основанные на изучении этих св-в методы нефелометрии и турбидиметрии также позволяют определять
размеры, а в нек-рых случаях и форму частиц дисперсной фазы. Большие возможности для исследования ДС
открывают методы электрооптики, а также изучение двойного лучепреломления, возникающего при течении ДС
(эффект Максвелла), воздействии электрич. (эффект Керра) или магнитного (эффект Коттона-Мутона) полей. 6.
Термодинамика образования лиофильных и лиофобных ДС (см. Лиофильность и лиофобность) и теория образования
лиофобных систем при зарождении новой фазы, являющиеся научной основой конденсац. методов получения ДС.
Важное прикладное значение имеют методы очистки ДС (диализ, электродиализ, ультрафильтрация). 7. Лиофильные
коллоидные системы: изучение областей существования (температурных и концентрационных) и строения
термодинамически равновесных дисперсий в двух-, трех- и многокомпонентных системах, содержащих
мицеллообразующие ПАВ (см. Микроэмульсии). 8. Термодинамика и физико-химическая гидродинамика образования
тонких пленок - рассмотрение составляющих расклинивающего давления, возможности существования
мстастабильно-равновссных состояний (напр., черных пленок), а также кинетич. закономерностей утоньшения пленок.
9. Теория устойчивости лиофобных ДС, т.е. изучение роли факторов устойчивости, определяющих замедление
изменения во времени структуры ДС в результате коагуляции (флокуляции) частиц дисперсной фазы, их
коалесценции, переноса в-ва от малых частиц к более крупным, седиментации частиц. 10. Физико-химическая
механика твердых тел и ДС, изучающая влияние внеш. сред на закономерности деформирования и разрушения
твердых тел, образование дисперсных структур и их мех. св-ва, механохим. эффекты и на этой основе
разрабатывающая пути управления мех. св-вами материалов, облегчения их обработки, управления контактными
явлениями при трении и износе. Облегчение деформирования, разрушения и измельчения твердых тел и материалов в
присут. среды связано с проявлением эффекта Ребиндера - адсорбц. влияния среды на мех. св-ва в-ва. В основе
изучения структурообразования в дисперсных системах лежат реологич. исследования, в частности визкозиметрия,
и непосредств. определения сил взаимод. между частицами при образовании коагуляционных и
конденсационно-кристаллизац. структур. Вследствие столь большого разнообразия объектов, охватываемых К.х., и ее
задач проявляется тенденция к обособлению нек-рых ее разделов в самостоят, научные дисциплины, а также
использование ее методов и идей в смежных областях науки. Так, из К.х. выделилась физ. химия р-ров полимеров; в
значит. мере самостоятельно развиваются наука о аэрозолях, химия пов-сти; нек-рые коллоидно-хим. проблемы,
связанные с изучением функционирования биол. мембран и липосом, изучаются физ.-хим. биологией, биофизикой и
электрохимией мембран. К.х. как самостоят. наука возникла в 60-е гг. 19 в. после появления работ Т. Грэма, к-рый
ввел термин "коллоид" (от греч. kolla-клей) для обозначения в-в, не кристаллизующихся и слабо диффундирующих.
Однако еще М. В. Ломоносов отличал свертывание (коагуляцию) от кристаллизации, а Й. Берцелиус, А. Бодримой, Ф.
Сельми в нач. 19 в. рассматривали характерные св-ва золей ("псевдорастворов"). В 1777 Ф. Фонтана и К. Шееле
открыли адсорбцию газов, в 1785 Т. Е. Ловиц - адсорбцию из р-ров, в 1809 Ф. Рейсе - электроосмос и электрофорез.
Т. Юнг и П. Лаплас (нач. 19 в.) разработали мех. теорию капиллярности. Термодинамич. теория поверхностных
явлений, капиллярности и зарождения новых фаз развита в 1878 Дж. Гиббсом. И. Ленгмюром (1909-17) были
установлены осн. закономерности адсорбц. явлений и изучены св-ва мономол. слоев ПАВ. Создание Дж. Рэлеем
теории рассеяния света способствовало количеств, изучению оптич. св-в коллоидных систем. Исследование Ж.
Перреном, Т. Сведбергом и Р. Зигмонди броуновского движения коллоидных частиц на основе теории,
разработанной в 1905 А. Эйнштейном и М. Смолуховским, позволило доказать реальность существования молекул и
правильность молекулярно-кинетич. представлений. В СССР создан ряд ведущих школ, имеющих мировое значение:
А. В. Думанского (лиофильные коллоиды), Н.П. Пескова (устойчивость дисперсных систем), П. А. Ребиндера (ПАВ,
физ.-хим. механика), Б. В. Дерягина (поверхностные силы), И.И. Жукова (электроповсрхностные явления). К.х.
разрабатывает научные основы многочисл. технол. процессов, включающих ДС: технологии разнообразных
дисперсных материалов, в т. ч. совр. композиционных и строит. материалов, силикатов (особенно керамики и
стекол), дисперсных пористых структур (катализаторов и сорбентов), пластмасс, резины, прир. и синтетич. волокон,
клеев, лакокрасочных материалов; технологии мех. обработки твердых тел (в т.ч. бурения горных пород), извлечения
нефти из пласта с послед. ее деэмульгированием, флотации руд, мембранных процессов разделения (см. также
Мембраны разделительные), процессов водопад готовки. Среди многочисл. примеров практич. приложений
достижений К. х. - разработка и применение ПАВ: флотореагентов, смачивателей, стабилизаторов пен и эмульсий,
пеногасителей и деэмульгаторов, пластификаторов высококонцентрир. ДС, компонентов смазок и
смазочно-охлаждающих жидкостей, мембран, моющих средств (см. также Моющее действие). Коллоидно-хим. св-ва
почв в значит. степени определяют их плодородие; методы К. х. используются для создания оптим. структуры почв,
борьбы с их засолением и эрозией при внесении удобрений и применении пестицидов. С развитием К.х. связаны
новые направления во мн. областях естествознания и техники, создание новых материалов, совр. методов их
переработки и практич. использования.
Я в контакте
|
| |
| |
