Колоїдна хімія з елементами нанохімії

Зміст
Вступ 8
Розділ 1. Загальна характеристика та методи одержання дисперсних систем 15
1.1. Мікрогетерогенні системи 15
1.2. Дисперсність і поверхнева енергія 19
1.2.1. Дисперсність і питома поверхня 19
1.2.2. Дисперсність і вільна поверхнева енергія 22
1.3. Класифікація дисперсних систем 24
1.4. Методи одержання та очищення дисперсних систем 26
1.4.1. Диспергаційні методи одержання дисперсних систем 27
1.4.2. Конденсаційні та кристалізаційні методи 36
1.4.3. Характеристика та застосування високодисперсних порошків 70
1.4.4. Одержання наносистем 72
1.4.5. Методи очищення колоїдних розчинів 74
Література 79
Розділ 2. Оптичні властивості дисперсних систем 80
2.1. Світлорозсіювання у дисперсних системах 80
2.2. Світлопоглинання в дисперсних системах 91
2.2.1. Розсіяне відбиття 93
2.2.2. Оптичні властивості золів металів та органічних барвників 94
2.2.3. Дихроїзм дисперсних систем 95
2.3. Оптичні методи дослідження ультрадисперсних систем 96
2.3.1. Метод спектра каламутності 96
2.3.2. Нефелометрія 100
2.3.3. Ультрамікроскопія (темнопольна мікроскопія) 103
2.3.4. Електронна мікроскопія 105
2.3.5. Подвійне заломлення променю у потоці 109
2.3.6. Інші методи 111
Література 111
Розділ 3. Молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем 112
3.1. Осмотичний тиск 112
3.1.1. Мембранна рівновага 117
3.1.2. Мембранний гідроліз 121
3.1.3. Мембранний потенціал 121
3.2. Дифузія в колоїдних розчинах та розчинах високомолекулярних сполук 122
3.3. Броунівський рух 128
3.3.1. Трансляційний броунівський рух 128
3.3.2. Обертальний броунівський рух 131
3.3.3. Явище флуктуації 132
3.3.4. Застосування теорії броунівського руху до гнучких макромолекул 133
3.4. Дифузійно-седиментаційна рівновага 139
4
3.4.1. Седиментація та седиментаційний аналіз 142
3.4.2. Седиментація із застосуванням ультрацентрифуги 149
Література 153
Розділ 4. Поверхневі явища. Адсорбція 154
4.1. Поверхневі явища 154
4.2. Методи визначення поверхневого натягу 159
4.2.1. Статичні методи 159
4.2.2. Динамічні методи визначення поверхневого натягу 166
4.2.3. Методи вимірювання поверхневого натягу рідин за спорідненими характеристиками 168
4.2.4. Поверхневий натяг твердих тіл 169
4.3. Фактори впливу на поверхневий натяг рідин 169
4.3.1. Повехнево-активні речовини 172
4.3.2. Повернево-інактивні речовини 175
4.4. Адсорбція на межі поділу рідина-газ 175
4.4.1. Структура та властивості адсорбційних шарів. Поверхневі плівки 182
4.4.2. Адсорбція макромолекул на межі поділу рідина-газ 190
4.5. Адсорбція на межі поділу двох несумісних рідин 193
4.6. Адсорбція на межі поділу тверде тіло-газ 194
4.6.1. Характеристика адсорбентів 194
4.6.2. Класифікація адсорбентів за пористістю (за Дубініним) 197
4.6.3. Природа адсорбційних сил на межі поділу тверде тіло-газ 197
4.7. Теорії адсорбції 199
4.7.1. Теорія мономолекулярної адсорбції газів та парів на твердих тілах (теорія Ленгмюра) 199
4.7.2. Потенційна теорія адсорбції газів та парів на твердих тілах (теорія Поляні) 203
4.7.3. Розвиток уявлень про полімолекулярну адсорбцію. Теорія БЕТ 207
4.8. Процеси, що супроводжують явище адсорбції 210
4.8.1. Капілярна конденсація 210
4.8.2. Хімічні явища, що супроводжують адсорбцію 215
4.9. Адсорбція з розчинів 218
4.9.1. Молекулярна адсорбція 218
4.9.2. Гіббсівська адсорбція з бінарних розчинів 220
4.9.3. Адсорбція з розчину на дрібнопористому адсорбенті 223
4.9.4. Адсорбція на крупнопористих сорбентах 224
4.9.5. Адсорбція макромолекул з розчину на поверхні твердих тіл 225
4.9.6. Адсорбція електролітів з розчину на поверхні твердих тіл 227
4.9.7. Адсорбція дифільних (іонізованих) органічних молекул 228
4.10. Хроматографічний аналіз 230
4.11. Роль адсорбційних процесів у живих організмах 237
4.12. Наночастинки як адсорбенти 238
4.13. Змочування 238
5
4.14. Адгезія низькомолекулярних речовин та полімерів до поверхні твердих тіл 244
4.14.1. Молекулярна теорія адгезії 244
4.14.2. Електрична теорія адгезії 246
4.14.3. Дифузійна теорія адгезії 247
Література 248
Розділ 5. Електричні властивості дисперсних систем 249
5.1. Утворення подвійного електричного шару на межі поділу фаз 249
5.2. Будова подвійного електричного шару 255
5.2.1. Теорія Гельмгольца-Перена 255
5.2.2. Класична теорія Гуї-Чепмена 256
5.2.3. Теорія Штерна 262
5.3. Вплив електролітів на подвійний електричний шар та електрокінетичний потенціал 266
5.4. Електрокапілярні явища 270
5.5. Будова міцел ліофобних золів 272
5.6. Електрокінетичні явища 273
5.7. Теорія електрокінетичних явищ 278
5.7.1. Електроосмос 278
5.7.2. Електрофорез 282
5.7.3. Потенціал протікання 284
5.7.4. Потенціал седиментації 285
5.8. Застосування електрокінетичних явищ 286
5.9. Електрокінетичні явища в розчинах поліелектролітів 288
5.10. Застосування поліелектролітів 295
Література 296
Розділ 6. Стійкість дисперсних систем та розчинів полімерів 297
6.1. Агрегативна стійкість та коагуляція колоїдних систем 300
6.1.1. Кінетика коагуляції 313
6.1.2. Пептизація 318
6.2. Флокуляція 319
6.2.1. Адсорбція макромолекул флокулянтів на частинках дисперсій 319
6.2.2. Кінетика і механізм флокуляції 322
6.2.3. Флокуляція дисперсій 324
6.3. Стійкість розчинів полімерів 326
6.4. Роль стійкості дисперсних систем та коагуляції в природі 333
Література 334
Розділ 7. Структуроутворення в дисперсних системах та розчинах високомолекулярних сполук 335
7.1. Реологічні тіла 336
7.1.1. Пружнов’язкі тіла 339
7.1.2. В’язкопружні тіла 342
7.2. Методи вимірювання структурно-механічних властивостей 355
7.2.1. Визначення в’язкості 355
6
7.2.2. Метод Пуазейля. В’язкість золів і розбавлених розчинів полімерів 356
7.2.3. Метод Стокса (метод седиментації) 362
7.2.4. Метод логарифмічного декременту затухання коливання 363
7.2.5. Ротаційна віскозиметрія 363
7.2.6. Метод конусного пластометра 366
7.2.7. Метод тангенціального зміщення пластинки (метод Вейлера-Ребіндера) 366
7.2.8. Метод закручування диска 368
7.3. Структуроутворення в дисперсних системах 370
7.3.1. Гелі та драглі 379
7.3.2. Гідрогелі та ксерогелі 381
7.4. Структуроутворення в розчинах високомолекулярних сполук 383
7.5. Драглі 387
7.5.1. Хімічно зшиті драглі 387
7.5.2. Двофазні драглі, утворені розчинами полімерів при зміні температури та складу 391
7.5.3. Драглі поліелектролітів 392
7.5.4. Драглі, що утворилися під дією загущувача 395
7.5.5. Практичне застосування драглів 395
7.6. Структуроутворення в ультрадисперсних та наносистемах 397
Література 412
Розділ 8. Грубодисперсні системи 413
8.1. Порошки 413
8.2. Суспензії 426
8.3. Емульсії 431
8.4. Піни 440
8.5. Аерозолі 448
8.6. Асоціативні нанодисперсні системи 454
Література 463
Розділ 9. Застосування методів колоїдної хімії у водопідготовці 464
9.1. Класифікація домішок води 464
9.2. Процеси видалення грубодисперсних домішок 469
9.2.1. Седиментація 469
9.2.2. Фільтрація 471
9.3. Флотація 473
9.4. Коагуляція і флокуляція 476
9.4.1. Основи процесу коагуляційного очищення води 477
9.4.2. Реагенти, що використовують при коагуляційному очищенні води 478
9.4.3. Проведення коагуляції 480
9.4.4. Контактна коагуляція 481
9.4.5. Флокуляція 482
9.4.6. Електрокоагуляція 484
7
9.5. Адсорбція 484
9.5.1 Характеристика адсорбентів 485
9.5.2. Адсорбційне очищення води 486
9.6. Іонний обмін 487
9.6.1. Види іонообмінних матеріалів 488
9.6.2. Кінетика іонного обміну 488
9.6.3. Перебіг іонного обміну 490
9.7. Мембранні процеси 492
9.7.1. Мембранне розділення 492
9.7.2. Випаровування через мембрану та мембранна дистиляція 496
9.8. Методи знезараження води 500
9.8.1. Знезараження окисниками 500
9.8.2. Знезаражуючі реагенти неокиснювальної дії 501
9.9. Інші методи водоочищення 503
9.9.1. Хімічне осадження 503
9.9.2. Методи видалення заліза та марганцю 503
9.9.3. Електродеіонізація 504
Література 505
Заключення 506