Предлагаемый «Курс коллоидной химии» рассчитан на студентов нехимических высших учебных заведений очных, вечерних и заочных факультетов. Этим целевым назначением и определяется содержание учебника.
В связи с широким развитием вечернего и заочного образования авторы учитывали специфику самостоятельной работы студентов, которые часто лишены возможности слушать систематический курс лекций. Это заставило авторов стремиться излагать материал в наиболее доступной форме, иллюстрируя теоретические положения примерами из практики применения дисперсных систем и .полимеров в различных отраслях народного хозяйства.
Коллоидная химия за последние годы приобретает все большее и большее значение в различных отраслях промышленности я сельского хозяйства, в биологии и медицине, в быту; многие ее разделы получили новое содержание, превратившись в значительной мере в науку о молекулярно-поверхност-ных явлениях в дисперсных системах, а также в физико-химию высокомолекулярных веществ и их растворов.
Особенно возросла роль коллоидной химии в связи с известными решениями майского Пленума ЦК КПСС (1958 г.) «Об ускорении развития химической [Промышленности и особенно производства синтетических материалов и изделий из них для удовлетворения -потребностей населения и нужд народного хозяйства» и решениями XXI съезда КПСС, определившими программу широкого развития промышленности полимеров в Советском Союзе.
Январский Пленум ЦК КПСС (1961 г.) определил как важнейшую и неотложную задачу в области сельского хозяйства — осуществление крупных мер по значительному увеличению производства минеральных удобрений, гербицидов, ядохимикатов и других химических средств. В это большое дело немалый вклад призвана внести коллоидная химия. Создание высоко дисперсных и устойчивых эмульсий и туманов для борь-
3
бы с вредителями сельского хозяйства, грануляция удобрений и улучшение структуры почвы — вот та почетная задача, кото-"рую должны выполнить химики-коллоидники.
В учебнике большое внимание уделено высокомолекулярным соединениям и их растворам, хотя они формально и не относятся к коллоидам. Однако практическое значение высоко-полимеров, а также общность целого ряда свойств их растворов со свойствами коллоидов побудили включить эти системы в программу коллоидной химии, утвержденную Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР.
Микрогетерогенные и грубодисперсные системы также рассматривают в курсе коллоидной химии, поскольку они имеют много общего с типичными коллоидными системами. Общность свойств определяется тем, что для обеих групп характерны высокоразвитая поверхность раздела и все особенности, с нею связанные.
Огромное практическое значение микрогетерогенных и гру-бодисперсных систем общеизвестно: различные эмульсии, пены и пенопласты, кремы, всевозможные порошкообразные вещества (цементы, пигменты, наполнители, сажа, инсектофунгиси-ды и др.), волокнистые системы, изоляционные материалы, многие виды искусственной кожи приобретают все большее значение в народном хозяйстве. Такие характерные процессы для микрогетерогенных систем, как флотация, гравитационное обогащение руд, фильтрация, усиление каучуков и пластмасс, пропитывание пористых систем, гранулирование порошков, получение пленок из дисперсий высокополимеров и эмульгирование, могут быть успешно рассмотрены только в курсе коллоидной химии на основе современных представлений о защитных факторах, агрегативной устойчивости дисперсных систем, механизме усиления, структурообразования и т. д. Все сказанное выше оправдывает включение микрогетерогенных систем в курс коллоидной химии.
Авторы выражают глубокую благодарность академику П. А. Ребиндеру за просмотр книги и ряд ценных указаний, а также профессору С. С. Воюцкому, профессору В. И. Назарову, профессору С. С. Таубману и профессору Н. К. Барамбой-му за важные замечания при рецензировании рукописи книги.
Главы I, VIII, IX и XI настоящего учебника написаны профессором А. П. Писаренко, главы II, III, VII и X — доцентом К. А. Поспеловой, главы IV, V и VI — доцентом А. Г. Яковлевым.
Все замечания авторы примут с благодарностью.
Авторы
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие...................................... 3
Глава I
Понятие о коллоидных системах и их классификация
1. Значение коллоидных систем .................................. 5
2. Краткая история развития коллоидной химии .................... 7
3. Основные особенности коллоидного состояния .................. 10
4. Классификация коллоидных систем ............................ 15
Глава II
Молекулярно-кинетические • и оптические свойства коллоидов
1. Молекулярно-кинетические свойства коллоидов .......е.......... 19
Осмотические явления .................................... 20
Диффузия................................................. 21
Броуновское движение .................................... 25
Седиментационное равновесие (применение гипсометрического закона к дисперсным системам) .................. 29
Понятие об агрегативной и седиментационной устойчивости 31
Седиментационный анализ ................................ 32
2. Оптические свойства коллоидов ................................ 37
Рассеяние света в коллоидных системах .................. 37
Опалесценция и флуоресценция ............................ 39
Нефелометрия............................................ 40
Ултрамикроскопия ...................................... 42
Поглощение света коллоидами ............................ 44
3. Электронный микроскоп ...................................... 45
Глава III Поверхностные явления и адсорбция
1. Молекулярное давление и поверхностное натяжение ............ 50
2. Методы измерения поверхностного натяжения .................. 52
3. Самопроизвольные процессы в поверхности раздела фаз ........ 55
4. Поверхностно-активные вещества. Адсорбция на границе раздела
водный раствор — воздух (собственный пар) .................. 57
5. Уравнение Шишковского. Правило Таубе ...................... 62
6. Смачивание твердого тела жидкостью. Гидрофильные и гидрофоб-
ные твердые тела ...................................... 63
7. Флотация ...................................... 65
S. Адсорбция растворенных веществ на твердой поверхности. Молекулярная адсорбция .......................................... 66
9. Адсорбция ионов ............................................... 70
10. Сорбция газов ................................................ 73
11. Теплота адсорбции ............................................ 77
Глава IV Электрические свойства коллоидных систем
1. Электрокинетические явления .................................. 78
2. Двойной электрический слой .................................. 80
3. Строение мицеллы............................................. 84
4. Определение электрокинетического потенциала из электроосмоса
и электрофореза .....................................-......... 86
5. Электропроводность коллоидных растворов .................... 91
6. Влияние различных добавокчва электрокинетический потенциал .. 93
Глава V Методы получения коллоидных систем
1. Методы диспергирования ...................................... 99
2. Конденсационные методы ...................................... 104
3. Химические методы конденвации ................................ 105
4. Метод пептизации ...................................... 108
5. Методы очистки золей ...................................... 109
Глава VI Коагуляция и стабилизация коллоидных систем
1. Общие представления об устойчивости и коагуляции коллоидных
систем.................................................... 111
2. Современная теория устойчивости и коагуляции коллоидов ...... 113
3. Правила коагуляции электролитами .......................... 117
4. Скорость коагуляции ........................................ 121
5. Защита коллоидных систем от коагуляции (стабилизация кол-
лоидов) .................................................. 125
6 Привыкание золей. Антагонизм ионов.......................... 127
Глава VII Микрогетерогенные системы
1. Порошки ........................................................................ 130
2. Суспензии ........................................................................ 134
3. Эмульсии ........................................................................ 137
4. Пены .............................................................................. 143
5. Дымы и туманы (аэрозоли) .................................... 144
6. Дисперсные и коллоидные системы с твердой дисперсионной средой 149
Глава VIII Полуколлоиды
1. Общее представление о полуколлоидных системах .............. 150
2. Примеры полуколлоидов .................................... 151
241
Мыла .................................................. 151
Танниды.............................................. 155
Красители.............................................. 155
3. Моющее действие мыл ........................................ 157
Глава IX Высокомолекулярные соединения
1. Понятие о высокомолекулярных соединениях .................. 159
2. Классификация высокомолекулярных соединений .............. 162
3. Методы получения высокомолекулярных соединений............ 164
Понятие о реакциях полимеризации и поликонденсации .... 164
Высшие полисахариды ................................ 166
Каучуки и полимеризационные пластики .................'. 168
Полимеры эфиров ........................................ 171
Высокомолекулярные продукты конденсации .............. 172
4. Формы молекул высокомолекулярных веществ .................. 176
5. Механические свойства высокомолекулярных веществ ............ 179
Зависимость свойств полимеров от молекулярного веса .... 180 Влияние природы атомов, входящих в состав молекул, на
свойства полимеров .............................. 182
Межмолекулярные силы ................................ 182
6. Агрегатное состояние ...................................... 184
7. Релаксационные процессы в полимерах ........................ 189
Глава X Свойства растворов высокомолекулярных соединений
•
1. Строение растворов высокомолекулярных соединений ........ 192
2. Коллоидные растворы (золи) высокомолекулярных соединений .. 196
3. Определение молекулярного веса высокомолекулярных веществ 197
4. Полимерные электролиты .................'................... 198
5. Взаимодействие высокомолекулярных соединений с растворите-
лями. Пластификация ...................................... 202
6. Набухание и растворение высокополимеров .................... 203
7. Вязкость коллоидов и растворов высокомолекулярных соединений 209
8. Зависимость вязкости коллоидов и растворов высокополимеров от
концентрации и других физико-химических факторов .......... 213
Глава XI Гели и студни
1. Общее понятие о гелях и студнях .............................. 216
2. Факторы студне- и гелеобразования ............................ 219
3. Структурно-механические свойства гелей и студней ............ 224
4. Тиксотропия.................................................. 226
5. Методы измерения прочности структуры гелей и студней ........ 228
6. Синерезис.................................................. 229
7. Диффузия в гелях и студнях .................................. 231
8. Периодические реакции в гелях и студнях ...................... 233
Литература ................................................. 235
Предметный указатель ........................................ 236
