Получение и свойства дисперсных систем
Лиофильные и лиофобные дисперсные системы: конденсационные и диспергационные методы получения. Лиофильные системы. Образование мицелл в водных растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Основные методы определения ККМ. Зависимость ККМ от строения молекул ПАВ. Термодинамика мицеллообразования: энтропийная природа мицеллобразования ПАВ в водных растворах, тепловые эффекты. Диаграмма фазовых состояний; точка Крафта. Влияние концентрации ПАВ на строение мицелл. Жидкокристаллические системы. Мицеллообразование в неводных средах. Природа сил при образовании обратных мицелл. Практические приложения мицеллярных систем и микроэмульсий (в химии, нефтедобыче, биологии).
Лиофобные системы. Диспергационные методы получения лиофобных систем, связь работы диспергирования с поверхностной энергией твердых тел. Конденсационные способы получения дисперсных систем: химические и физические методы получения дисперсных систем (золей, эмульсий, пен, аэрозолей).
Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем
Седиментация и диффузия в дисперсных системах, коэффициент диффузии. Седиментационно-диффузионное равновесие, определение числа Авогадро. Броуновское движение в дисперсных системах. Основы теории Эйнштейна-Смолуховского. Седиментационный анализ суспензий и эмульсий. Интегральная и дифференциальная кривые распределения частиц по размерам. Рассеяние света в коллоидных системах. Закон светорассеяния Рэлея, условия его применимости. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Окраска дисперсных систем. Оптические методы измерения размеров и формы дисперсных частиц (нефелометрия, метод «спектра мутности», ультрамикроскопия).
Устойчивость дисперсных систем
Седиментационная и агрегативная устойчивость дисперсных систем. Изменение энергии Гельмгольца в процессах коалесценции, коагуляции, изотермической перегонки и при распаде агрегатов, состоящих из частиц коллоидного размера; условие пептизации.
Тонкие пленки. Понятие о расклинивающем давлении. Молекулярные взаимодействия в дисперсных системах, молекулярная составляющая расклинивающего давления для симметричных и несимметричных пленок.
Факторы стабилизации дисперсных систем: электростатическая, адсорбционная и структурная составляющие расклинивающего давления, эффекты Гиббса и Марангони и их роль в устойчивости тонких пленок. Роль гидродинамических эффектов в устойчивости пленок.
Аэрозоли. Классификация. Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей. Седиментация аэрозолей. Электрические свойства аэрозолей, причины возникновения заряда на поверхности частиц. Практическое использование аэрозолей. Аэрозоли и охрана окружающей среды.
Пены и пенные пленки. Классификация и строение пен. Кратность пен. Первичные и вторичные (ньютоновские) черные пленки. Влияние электролитов на толщину пленки. Процессы, ведущие к изменению структуры и разрушению пен. Практическое применение пен.
Эмульсии и эмульсионные пленки. Классификация и методы определения типа эмульсий. Эмульгаторы, принципы выбора ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий. Обращение фаз. Твердые эмульгаторы. Разрушение эмульсий. Практическое применение эмульсий.
Золи. Закономерности коагуляции. Коагуляция гидрозолей электролитами. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита. Порог коагуляции; правило Шульце-Гарди. Коагуляция сильнозаряженных золей электролитами (концентрационная коагуляция). Условие исчезновения потенциального барьера. Теоретическое обоснование правила Шульце-Гарди.
Коагуляция слабозаряженных золей электролитами (нейтрализационная коагуляция). Кинетика коагуляции. Понятие о кинетике быстрой и медленной коагуляции.
Физико-химические методы исследования в коллоидной химии
Классификация и краткая характеристика физико-химических методов исследования коллоидных систем. Спектральные (оптические) методы. Колориметрия, фотоэлектроколориметрия и спектрофотометрия. Хроматография и хроматографические методы. Масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия, общее представление.