Тема 3. Получение дисперсных систем и их очистка

Коллоидная химия

Программа, методические указания и контрольные задания

для студентов заочного отделения

Цели и задачи изучения дисциплины

Курс коллоидной химии завершает общехимическую подготовку будущих специалистов и предшествует изучению специальных технологических дисциплин.

Коллоидная химия занимает важное место в системе подготовки специалистов для полиграфической промышленности. Достаточно указать на то, что большинство технологических процессов полиграфии базируется на коллоидно-химических процессах и явлениях. К ним, в частности, относятся явления адсорбции, смачивания, адгезии, коагуляции и т. д. Будущий специалист должен ясно представлять их природу и закономерности, управляющие указанными процессами. Так явление адсорбции, смачивания и адгезии лежат в основе процессов печатания, склеивания, производства печатных форм. Такие системы как краски, клеи, фотографические суспензии относятся к дисперсным системам, изучаемым в курсе коллоидной химии. Успешное овладение всеми разделами дисциплины необходимо для детального понимания процессов полиграфической технологии, а также для решения задач их совершенствования.

Общие методические указания

Настоящее методическое пособие содержит программу курса коллоидной химии, краткие методические указания и решение типовых задач к каждому из разделов программы, вопросы и задачи для контрольных работ, вопросы для подготовки к экзамену.

Студент выполняет одно контрольное задание. В задание включено 8 вопросов и 2 задачи. Номер варианта контрольного задание выбирается в таблице вариантов в соответствии с цифрами шифра зачетной книжки (студенческого билета). При выполнении задания должны быть даны пояснения к выбранному способу решения задачи и указаны размерности величин. Графики должны быть представлены в масштабе и на миллиметровой бумаге.

Отвечать на вопросы и решать задачи следует в той же последовательности, в какой они даны в контрольном задании. Ответы должны быть полными, с примерами.

Условия задачи и текст вопросов приводятся обязательно.

В конце работы необходимо указать список использованной литературы. Работа подписывается студентом с проставлением даты ее выполнения.

Программа

Тема 1. Введение

Дисперсные системы.

Признаки дисперсного состояния. Распространение дисперсных систем в природе и их значение в полиграфическом производстве.

Основные особенности дисперсного состояния: гетерогенность, высокая дисперсность и большая удельная поверхность.

Классификация дисперсных систем по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Литература: Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. – СПб.: изд. «Лань», 2003, гл.1., с. 6-14; Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. СПб.: Химия, 1995, гл.1, с. 10-18.

Тема 2. Поверхностные явления и адсорбция

Поверхностные явления, их особенности, примеры, значение и применение. Поверхностное натяжение как мера свободной энергии поверхности. Свободная поверхностная энергия дисперсных систем и их термодинамическая неравновесность. Поверхностное натяжение растворов. Зависимость поверхностного натяжения от температуры и концентрации растворенного вещества. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), строение, свойства, применение.

Понятие об адсорбции. Природа адсорбционных сил. Адсорбенты. Классификация адсорбционных процессов.

Адсорбция на границе «жидкий раствор–газ». Уравнение адсорбции Гиббса. Поверхностная активность. Изотерма адсорбции. Правило Дюкло-Траубе. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.

Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел. Особенности адсорбции газа, зависимость ее от концентрации (давления) газа. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Теория полимолекулярной адсорбции. Теория Поляни. Теория БЭТ. Зависимость адсорбции газов от свойств адсорбента. Зависимость адсорбции от свойств газов.

Адсорбция на границе раздела «твердое тело – жидкость» (адсорбция из растворов). Молекулярная адсорбция из раствора. Зависимость ее от равновесной концентрации адсорбтива. Влияние на молекулярную адсорбцию природы адсорбента и адсорбтива. Влияние температуры.

Ионная адсорбция из растворов, особенности ионной адсорбции. Факторы, влияющие на ионную адсорбцию. Обменная адсорбция электролитов.

Смачивание. Виды смачивания. Краевой угол смачивания. Уравнение Юнга. Адгезия. Работа адгезии. Уравнение Дюпре. Связь адгезии и смачивания. Уравнение Дюпре-Юнга.

Литература: Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. – СПб.: изд. «Лань», 2003, гл. 2-5, с. 15-74.

Тема 3. Получение дисперсных систем и их очистка

Методы и условия получения дисперсных систем. Физическая и химическая конденсация. Получение дисперсных систем методами диспергирования. Химическая конденсация, ее особенности, примеры, формула мицеллы. Пептизация. Метод замены растворителя.

Методы очистки коллоидных систем. Диализ. Электродиализ. Ультрафильтрация.

Литература: Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. – СПб.: изд. «Лань», 2003, гл. 6, с. 80-87.