Коллоидная химия

Коллоидная химия (от греч. κόλλα — клей) изучает дисперсные системы — в них одно вещество раздроблено до частиц размером от нанометров до микрометров и распределено в другом — и явления на границе раздела фаз. Туманы, эмульсии, золи, пены, пористые адсорбенты — всё это её предмет.

В разделе:

основные определения и классификация дисперсных систем;
оптические свойства коллоидов — рассеяние света, закон Рэлея, нефелометрия и ультрамикроскопия;
молекулярно-кинетические свойства — броуновское движение, диффузия, седиментационно-диффузионное равновесие и седиментационный анализ;
поверхностные явления — внутреннее давление, поверхностное натяжение, капиллярность — и методы измерения поверхностного натяжения;
особые свойства поверхности твёрдого тела;
адсорбция, теории адсорбции (Лэнгмюр, Поляни, БЭТ) и классификация сорбентов;
двойной электрический слой и электрокинетические явления, ионообменная и гидролитическая адсорбция;
устойчивость коллоидных систем и факторы стабилизации, теория ДЛФО и коагуляция электролитами;
получение и очистка коллоидных систем — диспергирование, конденсация, диализ;
структурно-механические свойства и реология, эмульсии и хроматография.

Статьи раздела

Основные определения коллоидной химии — Основные понятия коллоидной химии: дисперсные системы, дисперсная фаза и дисперсионная среда, дисперсность и удельная поверхность, классификация дисперсных систем.
Оптические свойства коллоидных систем — Оптические свойства коллоидных систем: теория светорассеяния и закон Рэлея, эффект Тиндаля, нефелометрия, ультрамикроскопия, электронная микроскопия, окраска золей.
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем — Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем: броуновское движение и среднеквадратичное смещение, диффузия и законы Фика, уравнение Эйнштейна — Смолуховского и уравнение Эйнштейна для коэффициента диффузии, седиментационно-диффузионное равновесие (гипсометрический закон Лапласа), седиментационный анализ, ультрацентрифуга, метод накопления осадка.
Поверхностные явления — Поверхностные явления: переходный слой, ван-дер-ваальсовы взаимодействия, внутреннее давление и поверхностное натяжение, влияние природы жидкости, температуры и кривизны поверхности, капиллярные явления, смачивание и краевой угол.
Методы определения поверхностного натяжения — Методы определения поверхностного натяжения: капиллярное поднятие, максимальное давление пузырька (метод Ребиндера), сталагмометрический метод, отрыв кольца.
Особые свойства поверхности твердого тела — Особенности поверхности твёрдого тела: свойства поверхностных частиц, внутреннее давление, геометрическая неоднородность и дефекты, центры адсорбции, пористость.
Адсорбция — Адсорбция, абсорбция и сорбция, физическая адсорбция и хемосорбция и их отличия, методы определения адсорбции, термодинамика адсорбции.
Теории адсорбции — Теории адсорбции: мономолекулярная теория и уравнение Лэнгмюра, потенциальная теория Поляни, полимолекулярная адсорбция БЭТ, изотермы адсорбции.
Классификация сорбентов — Параметры пористой структуры (удельная поверхность, объем пор, ДКР), классификация сорбентов по размеру пор (Дубинин) и виду изотерм сорбции (Киселёв), пористость, механизмы заполнения микро-, мезо- и макропор.
Двойной электрический слой и электрокинетические явления — Граница твердое тело — раствор электролита: строение двойного электрического слоя, потенциал стенки и дзета-потенциал, толщина диффузного слоя и изоэлектрическая точка; определение дзета-потенциала по скорости электрофореза и электроосмоса (уравнение Гельмгольца — Смолуховского); влияние индифферентных и неиндифферентных электролитов, специфическая адсорбция и перезарядка поверхности.
Ионообменная и гидролитическая адсорбция — Адсорбция из растворов электролитов на твердых телах: эквивалентная, избирательная, специфическая и ионообменная; ионообменники — природные и синтетические, органические и неорганические, катиониты, аниониты и амфолиты; ионообменные смолы (фенолформальдегидный и сульфостирольный катиониты), ионогенные группы, регенерация, статическая и динамическая обменная емкость; гидролитическая адсорбция на угле по Фрумкину и Шилову.
Устойчивость и стабилизация коллоидных систем — Отличия коллоидных систем от истинных растворов: гетерогенность, термодинамическая неустойчивость, избыточная поверхностная энергия; кинетическая (седиментационная) и агрегативная устойчивость; факторы стабилизации — структурно-механический барьер Ребиндера, термодинамический (адсорбционный) и электрический факторы.
Теория устойчивости ДЛФО — Теория устойчивости лиофобных коллоидных систем Дерягина — Ландау — Фервея — Овербека: энергия взаимодействия частиц как сумма молекулярного притяжения и электростатического отталкивания перекрывающихся двойных электрических слоев, расклинивающее давление, вывод энергии отталкивания, константа Гамакера, потенциальная кривая с первичным и вторичным минимумами и энергетическим барьером.
Коагуляция — Коагуляция коллоидных систем: причины и способы — взаимная (гетерокоагуляция), механическая, температурная, флокуляция полимерами, коагуляция электролитами; правила коагуляции, порог и коагулирующая способность, правило Шульце — Гарди, критический дзета-потенциал; коллоидная защита и золотое число; неправильные ряды, антагонизм и синергизм электролитов; кинетика коагуляции и теория быстрой коагуляции Смолуховского.
Получение и очистка коллоидных систем — Методы получения лиофобных коллоидных систем: диспергационные (механическое диспергирование, распыление металлов, ультразвук, пептизация и правило осадка Оствальда) и конденсационные (конденсация из паров, замена растворителя, химическая конденсация — золи AgCl, золота, серы, гидроксида железа, потенциалопределяющие ионы); условия самопроизвольного образования лиофильных систем и критическое межфазное натяжение; очистка — диализ, электродиализ, ультрафильтрация, требования к мембранам.
Структурно-механические свойства и реология — Структура дисперсных систем: конденсационно-кристаллизационные и коагуляционные структуры, синерезис и тиксотропия; реология — идеальные модели Гука, Ньютона и Сен-Венана — Кулона, модель Бингама и предел текучести; жидкообразные и твердообразные системы; вязкость дисперсных систем — уравнение Эйнштейна, сольватные слои, псевдопластичность, дилатансия, полная реологическая кривая; методы вискозиметрии — капиллярный (Пуазейль, число Рейнольдса), падающего шарика, ротационный.
Эмульсии — Эмульсии: прямые и обратные, разбавленные, концентрированные и желатинированные; лиофильные (критические) эмульсии вблизи критической температуры расслоения; лиофобные эмульсии и эмульгаторы — электролиты, ПАВ (мыла), твердые порошки, правило о среде, лучше взаимодействующей с эмульгатором; обращение фаз; определение типа эмульсии; способы разрушения эмульсий.
Хроматография — Хроматография как метод разделения: опыт Цвета, классификация по агрегатному состоянию фаз, механизму, способу проведения и способу продвижения подвижной фазы (фронтальный, проявительный, вытеснительный анализ), гель-хроматография; газовый хроматограф и катарометр, время удерживания и удерживаемый объем; элюент, элюат, требования к сорбентам; разделение на неполярных и полярных сорбентах; основное уравнение равновесной хроматографии и форма пика в зависимости от изотермы сорбции; задачи и преимущества метода.