Поверхностные явления и дисперсные системы
Аннотация
Цель освоения дисциплины: подготовка высококвалифицированных специалистов, осознающих, как свойства и закономерности на границе раздела фаз проявляются в реальных дисперсных системах. Огромный опыт, накопленный в коллоидной химии при изучении ультрадисперсных систем, может быть эффективно использован для решения ряда исследовательских и прикладных задач нанохимии, так как по сути эти системы являются наносистемами.
Общая трудоемкость составляет 144 часа, 4 зачетные единицы.
Содержание дисциплины.
Введение. Предмет и содержание курса. Поверхностные явления. Дисперсные системы и наносистемы, их классификация. Особые свойства наноматериалов.
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Уравнение Эйнштейна. Осмотическое давление в золях. Понятия о седиментационной и агрегативной устойчивости дисперсных систем. Cедиментационный анализ. Типы взаимодействия света с веществом, светорассеивание и методы его наблюдения. Уравнение Рэлея, его анализ. Нефелометрия, турбидиметрия, светопоглощение. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Ультрамикроскопия Теоретические концепции коллоидной химии в нанохимии.
Поверхностные явления и адсорбция. Общие представления об адсорбции. Классификация адсорбционных процессов, природа адсорбционных сил. Теплота адсорбции. Изотерма адсорбции. Адсорбция на границе газ – твердое тело. Теория Ленгмюра и БЭТ. Методы исследования адсорбции. Поверхностное натяжение растворов. Адсорбция на границе раствор – газ. Уравнение Гиббса и его анализ. Строение адсорбционных слоев. Правило Траубе. Абсорбция. Адсорбция на границе раствор – твердое тело. Правило Рединбера. Типы изотерм. Адсорбция высокомолекулярных веществ. Адсорбция электролитов. Лиотропные ряды. Ионный обмен. Образование нанодисперсных систем. Электрические свойства дисперсных систем, причины возникновения заряда на поверхности частиц, строение границы раздела. Методы измерения электрокинетического потенциала.
Смачивание. Смачивание. Уравнение Лапласа и Юнга. Особенности смачивания шероховатых и капиллярно-пористых тел. Классификация поверхностей по краевому углу смачивания. Методы его определения. Влияние ПАВ и свойств поверхности на смачивание. Адгезия, когезия, аутогезия. Методы гидрофилизации, гидрофобизации.
Устойчивость и коагуляция. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем. Факторы агрегативной устойчивости. Энергетика взаимодействия частиц. Ближняя дальняя агрегация. Тиксотропия. Скорость коагуляции. Коагуляция под влиянием физических воздействий. Коагуляция электролитами, правило Шульце – Гарди. Теория ДЛФО. Неправильные ряды, синергизм и антогонизм. Пептизация. Самоорганизованные коллоидные нанострутктуры.
Структурно-механические свойства. Структурно-механические свойства дисперсных систем и основы физико-химической механики. Реология, основные понятия и законы. Моделирование реологических свойств. Классификация по структурно-механическим свойствам. Реологические свойства жидкообразных, структуированных и твердообразных систем. Методы регулирования реологических свойств, пластификаторы.
Представители дисперсных систем. Аэрозоли, их классификация и получение. Методы стабилизации и разрушения. Пены. Классификация. Получение. Применение жидких, эластичных и твердых пен. Методы стабилизации и разрушения. Эмульсии, их классификация и получение. Эмульгаторы. Методы стабилизации и разрушения. Суспензии. Классификация. Получение. Применение. Методы стабилизации и разрушения. Системы с твердой дисперсионной средой, пористые тела, пенобетоны. Высокомолекулярные вещества. Особенности процессов набухания и растворения полимеров. Вискозиметрическое определение молекулярной массы. Нанодисперсные системы.
Основная литература
1. Курс коллоидной химии. , 1976. Москва, «Химия»
2. Коллоидная химия, , 1982. Москва, «Химия»
3. Практикум по коллоидной химии. , 1982. Москва, «Высшая школа»
4. Ч. Пул, Ф. Оуэнс. Нанотехнологии. М.: Техносфера. 2000. – 328 с.
Дополнительная литература
1. Коллоидная химия. , 1982. Москва, «Высшая школа»
2. Методические указания к проведению лабораторных работ по коллоидной химии.
3. Высококонцентрированные дисперсные системы. , 1980. Москва, «Химия».
4. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов. , 1988. Москва, «Химия».
5. Реология дисперсных систем. , 1981. Ленинград, изд-во Лен. университета.
6. , . Успехи коллоидной химии. Наука, Москва, 1973. C. 5.
