Личная книжка студента III курса дневного отделения (стр. 4 )

Гомогенная и гетерогенная конденсация. Ме­тастабильное состояние. Свободная энергия образования зародыша новой фазы, критический радиус зародыша. Примеры получения дисперс­ных систем методами физической и химической конденсации.

[1]. гл. II, с. 25-52, 78-89, 92-129.

III. АДСОРБЦИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ

Лекция 6. Классификация механизмов адсорбции (физическая адсорбция, хемо­сорбция и ионообменная адсорбция). Природа адсорбционных сил. Особенности сос­тавляющих сил Ван-дер-Ваальса (ориентационных, индукционных и дис­персионных) при адсорбции. Уравнение для потенциальной энергии взаи­модействия атома (молекулы) с поверхностью тела.

Адсорбция газов и паров на однородной поверхности. Закон Генри. Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Ленгмюра и его анализ. Опреде­ление констант этого уравнения (линейная форма уравнения Ленгмюра). Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ, уравне­ние изотермы адсорбции, его анализ. Линейная форма уравнения БЭТ и расчет его констант. Определение удельной поверхности методом БЭТ.

Лекция 7. Адсорбция газов и паров на пористых материалах. Основные характеристики пористых материалов. Пористые тела корпускулярной, кристаллической и губчатой структуры, методы их получения. Классифи­кация пор по Дубинину и теории адсорбции.

Теория капиллярной конденсации. Капиллярно-конденсационный гистерезис. Расчет интегральной и дифференциальной кривых распределения объема пор по размерам.

Лекция 8. Особенности адсорбции на микропористых материалах.  Потенциаль­ная теория Поляни.  Адсорбционный потенциал. Характеристическая кри­вая адсорбции. Температурная инвариантность и аффинность характерис­тических кривых.  Обобщенное уравнение теории Дубинина объемного за­полнения микропор, частные случаи этого уравнения (уравнение Дубини­на-Радушкевича). Адсорбция газов и паров в химической технологии.

Дифференциальная и интегральная теплоты адсорбции. Расчет энергетических параметров адсорбции. Теплота адсорбции и смачивания на энергетически однородной и неоднородной поверхности.

Лекция 9. Адсорбция поверхностно-активных веществ. Влияние строения моле­кул ПАВ на поверхностную активность, правило Дюкло-Траубе. Зависимость по­верхностного натяжения от состава раствора при соблюдении закона Генри и уравнения Ленгмюра. Уравнение Шишковского. Уравнения состоя­ния газообразных поверхностных (адсорбционных) пленок. Типы поверх­ностных пленок и определение их характеристик. Весы Ленгмюра. Факто­ры, определяющие агрегатное состояние адсорбционных пленок. Опреде­ление строения адсорбционного слоя и размеров молекул ПАВ. Пленки Ленгмюра-Блоджетт.

Ионообменная адсорбция. Классификация ионитов и методы их полу­чения.  Основные физико-химические характеристики ионитов.  Полная и динамическая обменные емкости, набухаемость и селективность ионитов. Уравне­ние и константа равновесия ионного обмена, уравнение Никольского.

[1]. гл. II, с. 52-56, 89-92; гл. III, с. 129-195, 198-211. 

IV. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ

Лекция 10. Механизм образования двойного электрического слоя (ДЭС). Соот­ношения между электрическим потенциалом и поверхностным натяжением (уравнения Липпмана). Электрокапиллярные кривые и определение пара­метров ДЭС по этим кривым.

Общие представления о теориях строения ДЭС. Уравнение Пуассо­на-Больцмана для диффузной части ДЭС и его решение. Уравнение Гуи-Чепмена. Толщина диффузного слоя и влияние на нее различных фак­торов. Двойной электрический слой по теории Штерна, пе­резарядка поверхности. Примеры образования ДЭС. Строение мицеллы.

Лекция 11. Четыре вида электрокинетических явлений. Электрокинетический потенциал и влияние на него различных факторов. Уравнение Гельмголь­ца-Смолуховского для скорости переноса при электроосмосе и электрофорезе. Эффекты, не учитываемые этим уравнением (поверхностная проводимость, электрофорети­ческое торможение, релаксационный эффект). Практическое использова­ние электрокинетических явлений.

[1]. гл. II, с. 56-78, гл. IV, с. 256-271.

V. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Лекция 12. Основы седиментационного анализа. Связь скорости осаждения частиц с их размером. Условия соблюдения закона Стокса. Седиментаци­онный анализ полидисперсных систем. Кривая седиментации. Кривые распределения частиц по радиусам. Экспериментальные методы в седи­ментационном анализе.

Броуновское движение и его молекулярно-кинетическая природа. Связь между средним сдвигом частиц и коэффициентом диффузии (закон Эйнштейна-Смолуховского). Экспериментальная проверка закона Эйнштей­на-Смолуховского. Следствия из теории броуновского движения.

Седиментационно-диффузионное равновесие, гипсометрический за­кон. Седиментационная устойчивость дисперсных систем.

Особенности оптических свойств дисперсных систем. Уравнение Рэ­лея для светорассеяния, его анализ. Фиктивное поглощение света дис­персными системами и уравнение Бугера-Ламберта-Бера. Оптические ме­тоды исследования дисперсных систем (нефелометрия, турбидиметрия). Определение размеров частиц, не подчиняющихся уравнению Рэлея (урав­нение Геллера). Динамическое светорассеяние.

Ультрамикроскоп, определение размеров частиц в золях, поточный ультрамикроскоп.

[1]. гл. IV, с. 220-255; гл. V, с. 288-310.

VI. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Лекция 13. Общие вопросы устойчивости дисперсных систем.  Седиментационная и агрегативная устойчивости систем.  Лиофильные и лиофобные системы: самопроизвольное образование одних и необходимость стабилизации дру­гих. Критерий лиофильности систем по Ребиндеру-Щукину.

Лиофильные дисперсные системы. Классификация и общая характе­ристика поверхностно-активных веществ. Термодинамика и механизм ми­целлообразования. Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация. Основные фак­торы, влияющие на ККМ. Методы определения ККМ. Применение ПАВ.

Лекция 14. Лиофобные дисперсные  системы.  Факторы  устойчивости лиофобных систем. Быстрая и медленная коагуляция. Кинетика коагуляции по Смо­луховскому. Определение скорости и времени половинной коагуляции. Зависимость числа частиц разного порядка от времени.

Лекция 15. Основные положения теории ДЛФО. Расклинивающее давление и его составляющие. Энергия электростатического отталкивания при взаимо­действии слабозаряженных поверхностей. Силы и энергия притяжения. Общее уравнение для энергии взаимодействия дисперсных частиц. Потен­циальные кривые взаимодействия частиц. Потенциальный барьер и его зависимость от толщины диффузного слоя. Коагуляция в первом и втором минимумах. Нейт­рализационная и концентрационная коагуляция. Порог коагуляции. Пра­вило Шульце-Гарди. Методы очистки промышленных и бытовых стоков, основанные на изменении агрегативной и седиментационной устойчивости дисперсных систем.

[1]. гл. VI, с. 314-351, 372-393.

VII. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РЕОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Лекция 16. Возникновение объемных структур в различных дисперсных систе­мах. Взаимосвязь между видом потенциальной кривой взаимодействия частиц (по теории ДЛФО) и типом возникающих структур. Коагуляционно-тиксотропные и конденсационно-кристаллизационные структуры. Переход одних струк­тур в другие. Теория структурообразования (физико-химическая механи­ка) - основа получения новых материалов.

Реологический метод исследования дисперсных систем. Основные понятия и идеальные законы реологии. Моделирование реологических свойств тел. Модель Бинга­ма.

Лекции 17-18. Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкость жидких агрегативно устойчивых дисперсных систем. Уравнение Эйнштейна. Методы измерения вязкости. Псевдопластичес­кие и дилатантные жидкости и твердообразные тела. Реологические свойства структурирован­ных жидкообразных и твердообразных систем.

[1]. гл. VII, с. 406-452.

Разделы курса для самостоятельного изучения

VIII. КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВМС И ИХ РАСТВОРОВ

Природные и синтетические ВМС. Строение макромолекул и их свойства. Гибкость молекул линейных полимеров и их наиболее вероят­ная форма в растворах. Набухание и растворение полимеров. Ограниченное и неограниченное набухание. Степень и скорость набухания. Влияние раз­личных факторов на набухание. Термодинамика раство­рения ВМС. Влияние природы ВМС и растворителя на состояние макромо­лекул в растворе. Ассоциаты молекул. Возможность микрогетерогенности в растворах ВМС. Дисперсии ВМС. Полиэлектролиты. Применение полимеров в качестве стабилизаторов дисперсных систем.

[1]. гл. VI, с. 351-372.

IX. СИСТЕМЫ С ЖИДКОЙ ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДОЙ

Суспензии, их полидисперсность. Стабилизация суспензий в водных и органических средах. Осаждение, фильтрация суспензий и использова­ние коагулянтов, флокулянтов и ПАВ. Технические суспензии и пасты минеральных и органических веществ. Эмульсии, их классификация. Ста­билизация эмульсий ПАВ, ВМС и порошками. Обращение фаз эмульсий. Определение типа эмульсий. Разрушение эмульсий. Деэмульгаторы. Эмульсии в природе, технике и химической технологии.

Пены, их стабилизация и разрушение. Интенсификация процессов, протекающих в пенообразных системах. Пенная флотация.

X. СИСТЕМЫ С ГАЗООБРАЗНОЙ ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДОЙ

Аэрозоли: дымы, пыли, туманы. Получение, свойства и способы разрушения аэрозолей. Факторы стабилизации аэрозолей. Физические ос­новы улавливания аэрозолей на фильтрах. Порошки, их текучесть, склонность к коагуляции. Физико-химические основы переработки порош­ков.

XI. СИСТЕМЫ С ТВЕРДОЙ ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДОЙ

Факторы стабилизации в системах с твердой дисперсионной средой. Высокопористые материалы - адсорбенты и катализаторы. Пенопласты, пенобетон, пеностекло. Наполненные и закристаллизованные стекла и эмали. Наполненные полимеры. Металлические сплавы.

Коллоидно-химические основы охраны природной среды.

[1]. гл. VI, с. 393-406.

Лабораторные работы