| Предисловие ко второму изданию | 8
|
| I. Введение | 10
|
| 1. Определение предмета коллоидной химии | 10
|
| 2. Признаки объектов коллоидной химии | 11
|
| 3. Классификация поверхностных явлений | 14
|
| 4. Классификация дисперсных систем | 15
|
| 5. Значение коллоидной химии | 17
|
| 6. Основные пути развития коллоидной химии | 19
|
| II. Термодинамика и строение поверхностного слоя | 21
|
| A. Основные термодинамические параметры поверхностного слоя | 21
|
| 1. Геометрические параметры поверхности | 21
|
| 2. Поверхностное натяжение | 25
|
| 3. Когезионные и поверхностные силы | 29
|
| 4. Внутренняя (полная) удельная поверхностная энергия. Зависимость энергетических параметров поверхности от температуры | 32
|
| 5. Самопроизвольное уменьшение поверхностной энергии и формирование поверхностного слоя | 37
|
| Б. Адсорбция и поверхностное натяжение | 39
|
| 1. Виды адсорбции, ее количественные характеристики и их связь g параметрами системы | 39
|
| 2. Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса и примеры его применения | 45
|
| 3. Поверхностная активность. Поверхностно-активные и инактивные вещества | 50
|
| 4. Энергетические параметры адсорбции | 52
|
| B. Образование и строение двойного электрического слоя | 56
|
| 1. Механизм образования двойного электрического слоя | 56
|
| 2. Термодинамические соотношения между поверхностным натяжением и электрическим потенциалом двойного электрического слоя | 60
|
| 3. Уравнение электрокапиллярной кривой и его экспериментальное исследование | 61
|
| 4. Строение двойного электрического слоя | 67
|
| 5. Уравнение Пуассона — Больцмана и его решение | 68
|
| 6. Толщина и емкость двойного электрического слоя. Соотношение между поверхностной и объемной плотностями зарядов | 71
|
| 7. Учет специфической адсорбции ионов в теории двойного электрического слоя | 73
|
| 8. Примеры образования двойного электрического слоя. Строение мицеллы. Суспензионный эффект | 76
|
| Г. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей | 78
|
| 1. Адгезия и работа адгезии | 78
|
| 2. Механизм процессов адгезии | 81
|
| 3. Смачивание и краевой угол | 82
|
| 4. Связь работы адгезии с краевым углом ....... $5 5. Смачивание реальных твердых тел | 87
|
| 6. Теплота смачивания | 89
|
| 7. Растекание жидкости. Эффект Марангони | 92
|
| 8. Межфазное натяжение на границах между взаимно насыщенными жидкостями | 95
|
| 9. Флотация | 97
|
| Д. Дисперсность и термодинамические свойства тел | 100
|
| 1. Правило фаз Гиббса для дисперсных систем | 100
|
| 2. Влияние дисперсности на внутреннее давление тел | 101
|
| 3. Поверхностная энергия и равновесные формы тел | 104
|
| 4. Капиллярные явления | 106
|
| 5. Зависимость термодинамической реакционной способности от дисперсности | 111
|
| 6. Влияние дисперсности на температуру фазового перехода | 114
|
| Е. Энергетика диспергирования и конденсации | 115
|
| 1. Два общих метода получения дисперсных систем. Диспергирование | 115
|
| 2. Термодинамика конденсационного образования дисперсных систем | 118
|
| 3. Две стадии образования новой фазы | 124
|
| 4. Примеры получения свободнодисперсных систем | 127
|
| III. Адсорбционные равновесия | 129
|
| A. Адсорбция газов и паров на однородной поверхности | 129
|
| 1. Адсорбционные взаимодействия при физической адсорбции | 129
|
| 2. Закон Генри | 133
|
| 3. Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра | 136
|
| 4. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ | 141
|
| 5. Стандартные энергетические параметры адсорбции на однородной поверхности | 145
|
| 6. Влияние на адсорбцию природы адсорбента и адсорбата. Хемо-сорбция | 148
|
| 7. Кинетика мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Активированная и неактивированная адсорбция | 150
|
| Б. Адсорбция газов и паров на пористых телах | 153
|
| 1. Общие сведения о пористых телах и методы их получения. Классификация пористой структуры | 153
|
| 2. Количественные характеристики пористых тел и порошков | 157
|
| 3. Потенциальная теория Поляни | 160
|
| 4. Теория капиллярной конденсации. Распределение пор по размерам | 162
|
| 5. Теория объемного заполнения микропор | 168
|
| 6. Влияние структуры пористого тела на адсорбцию. Практическое использование адсорбции газов и паров | 171
|
| B. Обменная молекулярная адсорбция из растворов | 174
|
| 1. Гиббсовская адсорбция из бинарных растворов | 174
|
| 2. Уравнение изотермы адсорбции из растворов с константой обмена | 177
|
| 3. Селективность адсорбции из растворов | 180
|
| Г. Адсорбция поверхностно-активных веществ и полимеров. Состояние поверхностных (адсорбционных) пленок | 184
|
| 1. Изотермы адсорбции и поверхностного натяжения растворов ПАВ | 184
|
| 2. Уравнения состояния поверхностных пленок | 188
|
| 3. Типы поверхностных пленок и определение их характеристик | 191
|
| 4. Адсорбция полимеров | 195
|
| Д. Ионообменная адсорбция | 198
|
| 1. Классификация ионитов и методы их получения | 198
|
| 2. Основные физико-химические характеристики ионитов | 201
|
| 3. Равновесие ионного обмена | 205
|
| 4. Адсорбция сильных электролитов. Мембранная разность потенциалов | 208
|
| Е. Хроматография | 211
|
| 1. Сущность и классификация методов хроматографии | 211
|
| 2. Получение хроматограммы. Основное уравнение равновесной хроматографии | 214
|
| 3. Основные характеристики хроматографического разделения | 217
|
| IV. Кинетические свойства и методы исследования дисперсных систем | 220
|
| A. Седиментация и седиментационный анализ дисперсности | 220
|
| 1. Свободнодисперсные системы | 220
|
| 2. Закономерности седиментации в гравитационном и центробежном полях | 224
|
| 3. Условия соблюдения закона Стокса при седиментации дисперсных систем | 228
|
| 4. Седиментационный анализ дисперсности | 231
|
| 5. Некоторые методы и приемы в седиментационном анализе | 237
|
| Б. Молекулярно-кинетические свойства свободнодисперсных систем | 239
|
| 1. Броуновское движение и его молекулярно-кинетическая природа | 239
|
| 2. Связь между средним сдвигом частиц и коэффициентом диффузии | 241
|
| 3. Экспериментальные доказательства закона Эйнштейна — Смолу-ховского. Следствия из теории броуновского движения | 245
|
| 4. Осмотические свойства дисперсных систем и мембранное равновесие | 248
|
| 5. Диффузионно-седиментационное равновесие. Седиментационная устойчивость | 252
|
| B. Электрокинетические явления | 256
|
| 1. Открытие электрокинетических явлений | 256
|
| 2. Электрокинетический потенциал | 257
|
| 3. Электроосмос | 259
|
| 4. Электрофорез | 263
|
| 5. Потенциалы течения и седиментации | 266
|
| 6. Особенности электрических свойств аэрозолей | 267
|
| 7. Практическое использование электрокинетических явлений | 270
|
| Г. Явления переноса в пористых телах. Мембранные методы разделения смесей | 271
|
| 1. Основные законы течения жидкостей в пористых телах. Определение размеров пор методом фильтрации. Капиллярная пропитка | 271
|
| 2. Механизм переноса газов и компонентов растворов в пористых телах | 276
|
| 3. Мембранные методы разделения смесей | 280
|
| V. Оптические свойства и методы исследования дисперсных систем | 288
|
| A. Особенности оптических свойств дисперсных систем и оптические методы анализа поверхностных слоев и дисперсности | 288
|
| 1. Оптическая неоднородность дисперсных систем. Определение состава и структуры поверхностных слоев | 288
|
| 2. Световая и электронная микроскопия | 290
|
| Б. Рассеяние света ультрамикрогетерогенными системами и методы исследования, основанные на рассеянии света | 295
|
| 1. Явление рассеяния света | 295
|
| 2. Ультрамикроскопия | 299
|
| 3. Турбидиметрия | 301
|
| 4. Нефелометрия | 304
|
| 5. Методы, основанные на дифракции рентгеновских лучей и электронов | 307
|
| B. Окраска и оптическая анизотропия дисперсных систем | 309
|
| 1. Поглощение света и окраска золей | 309
|
| 2. Форма частиц и двойное лучепреломление в потоке | 310
|
| VI. Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем | 314
|
| A, Механизм и кинетика самопроизвольного уменьшения дисперсности. Условия термодинамической устойчивости дисперсных систем | 314
|
| 1. Процессы в дисперсных системах, обусловленные агрегативной неустойчивостью. Факторы агрегативной устойчивости | 314
|
| 2. Изотермическая перегонка в дисперсных системах | 318
|
| 3. Кинетика коагуляции | 321
|
| 4. Элементы термодинамической теории агрегативной устойчивости дисперсных систем | 326
|
| Б. Растворы коллоидных поверхностно-активных веществ (ассоциативные коллоиды) | 333
|
| 1. Классификация и общая характеристика поверхностно-активных веществ | 333
|
| 2. Термодинамика и механизм мицеллообразования | 338
|
| 3. Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация | 343
|
| 4. Основные факторы, влияющие на критическую концентрацию ми* целлообразования. Методы определения ККМ | 346
|
| 5. Применение поверхностно-активных веществ | 350
|
| B. Растворы высокомолекулярных соединений (молекулярные коллоиды) | 351
|
| 1. Общая характеристика высокомолекулярных соединений | 351
|
| 2. Растворы полимеров как коллоидные системы | 356
|
| 3. Набухание и растворение высокомолекулярных соединений | 359
|
| 4. Уравнение состояния растворов полимеров | 367
|
| Г. Устойчивость, стабилизация и коагуляция лиофобных дисперсных систем | 372
|
| 1. Расклинивающее давление | 372
|
| 2. Электростатическая составляющая расклинивающего давления в теории ДЛФО | 375
|
| 3. Энергия притяжения между частицами и общие уравнения теории ДЛФО | 379
|
| 4. Закономерности коагуляции гидрофобных дисперсных систем электролитами | 384
|
| 5. Адсорбционно-сольватный, структурно-механический и энтропийный факторы устойчивости | 389
|
| Д. Стабилизация и коагуляция дисперсных систем с различным агрегатным состоянием фаз | 393
|
| 1. Особенности стабилизации и коагуляции дисперсных систем с различным агрегатным состоянием дисперсионных сред | 393
|
| 2. Особенности коагуляции суспензий и лиозолей | 394
|
| 3. Стабилизация и разрушение эмульсий | 398
|
| 4. Стабилизация и разрушение пен | 401
|
| 5. Устойчивость и разрушение аэрозолей | 404
|
| VII. Структурно-механические свойства и реологический метод исследования дисперсных систем | 406
|
| A. Реология как метод исследования структуры дисперсных систем | 406
|
| 1. Основные понятия и идеальные законы реологии | 406
|
| 2. Моделирование реологических свойств тел | 412
|
| 3. Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам | 417
|
| Б. Реологические свойства дисперсных систем | 423
|
| 1. Вязкость жидких агрегативно устойчивых дисперсных систем | 423
|
| 2. Реологические свойства структурированных жидкообразных систем | 428
|
| 3. Реологические свойства твердообразных систем | 433
|
| B. Элементы управления структурно-механическими свойствами материалов | 437
|
| 1. Факторы, определяющие прочность структур. Механизм структу-рообразования | 437
|
| 2. Образование структур в некоторых твердых телах | 442
|
| 3. Композиционные материалы | 448
|
| Список рекомендательной литературы | 452
|
| Приложение. Основные физико-химические величины, используемые в коллоидной химии | 453
|
| Предметный указатель | 454
|
За последние десятилетия бурное развитие получили многие разделы коллоидной химии. Однако современные достижения не нашли достаточного отражения в учебных курсах. В то же время традиционное преподавание коллоидной химии перестало удовлетворять требованиям науки и промышленности. В связи с этим в 1973 г. была изменена программа курса, читаемого в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева, которая была приведена в соответствие с наиболее об-щцм определением коллоидной химии как науки о поверхностных явлениях и дисперсных системах. С учетом этой программы были разработаны и изданы отдельные внутривузовские пособия, которые положены в основу данного учебника.
Предлагаемое издание учебника соответствует программе курса коллоидной химии для химико-технологических специальностей высших учебных заведений, утвержденной в 1984 г. Учебно-методическим управлением по высшему образованию Министерства высшего и среднего специального образования СССР.
В настоящем учебнике большое внимание уделено поверхностным явлениям (адсорбции, электрическим явлениям на поверхности, адгезии и смачиванию, зарождению новых фаз и др.), так как именно эти явления вызывают повышенный интерес научных и инженерно-технических работников. Впервые в курс коллоидной химии включены разделы, посвященные пористым телам (дисперсным системам с твердой дисперсионной средой), к которым относятся в частности широко используемые в промышленности адсорбенты и катализаторы. Значительное внимание обращено структурообразованию в твердых телах, обусловливающему механические и другие свойства различных материалов.
Во втором издании учебника увеличен материал по адсорбции ионогенных ПАВ, теории термодинамической устойчивости дисперсных систем, пропитке пористых тел и др.
Не является традиционной и структура учебника. Первая половина курса посвящена поверхностным явлениям: вторая — свойствам дисперсных систем. Такая последовательность изложения материала обусловлена тем, что поверхностные явления определяют большинство специфических свойств дисперсных систем. Представление материала по свойствам дисперсных систем, а не по отдельным конкретным системам позволило изложить учебный курс более компактно.
Важнейшие фундаментальные закономерности представлены в виде количественных соотношений; приведены выводы основных уравнений (для упрощения изложения не всегда, может быть, строгие), что позволяет глубже раскрыть физический смысл явлений и определить границы применимости получаемых соотношений.
Автор заранее искренне благодарит читателей за критические замечания и пожелания. Автор не может не вспомнить с благодарностью рецензентов первого издания книги — профессора МГУ Н. В. Перцова и коллектив кафедры коллоидной химии и физикохимии полимеров Казанского химико-технологического института во главе с профессором В. П. Барабановым. Автор благодарит рецензента второго издания книги — заведующего кафедрой коллоидной химии МИТХТ профессора И. А. Туторского, ценные замечания которого учтены в данном издании.
Автор глубоко признателен преподавателям кафедры коллоидной химии МХТИ им. Д. И. Менделеева за помощь в разработке программ и обсуждении содержания курса, а также кандидату химических наук Г. И. Насоновой за помощь в подготовке рукописи учебника.
1989 г.
Фролов Юрий Геннадьевич 
