Лако-красочные материалы — производство

Под коллоидной химией понимают науку о поверхностных яв­лениях и дисперсных системах[1]. К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз, в межфазном поверхностном слое и возникающие в результате взаимодействия сопряженных фаз. Поверхностные явления обусловлены тем, что в поверхностных слоях на межфазных границах вследствие разного состава и строения соприкасаю­щихся фаз и соответственно из-за различия в связях поверх­ностных атомов и молекул со стороны одной и другой фазы существует ненасыщенное поле межатомных, межмолекуляр­ных сил. По этой причине атомы и молекулы в поверхностных слоях образуют особую структуру, а вещество принимает особое состояние, отличающееся по свойствам от его состояния в объ­емах фаз: температурой плавления, кипения, реакционной спо­собностью и другими свойствами. Состояние вещества в поверх­ностных слоях, характеризуемое особыми свойствами, — наибо­лее общее определение коллоидного состояния. Представление о коллоидном состоянии вещества в таком широком смысле по­зволяет определить коллоидную химию также как науку о кол­лоидном состоянии вещества.

Каждое тело ограничено поверхностью, на которой могут развиваться поверхностные явления, и поэтому объектами кол­лоидной химии могут быть тела любого размера. Однако по­верхностные явления сильнее всего проявляются в телах с вы­сокоразвитой поверхностью (раздробленных телах, ибо при дроблении объем тела уменьшается пропорционально кубу раз­меров, а поверхность — пропорционально только квадрату этих размеров), которая придает им новые важные свойства. В таких, телах большая доля вещества находится в коллоидном состоя­нии. К телам с высокоразвитой поверхностью относятся пленки,, нити, капилляры, мелкие частицы. Совокупность этих дисперсий вместе со средой, в которой они распределены, представляет собой дисперсную систему.

Дисперсные системы — наиболее типичные и вместе с тем сложные объекты коллоидной химии, потому что в них Прояв­ляется все многообразие поверхностных явлений, формирующих: особые объемные свойства этих систем.

Дисперсными системами является большинство окружающих нас реальных тел, поэтому есть основания называть науку о поверхностных явлениях и дисперсных системах физикой и хи­мией реальных тел. Все тела, как правило, — это поликристал­лические, волокнистые, слоистые, пористые, сыпучие вещества, состоящие из наполнителя и связующего и находящиеся в со­стоянии суспензий, паст, эмульсий, пен, пыли и т. д. Почва, тела растительного и животного мира, облака и туманы, многие продукты промышленных производств, в том числе строитель­ные материалы, металлы, полимеры, бумага, кожа, ткани, про­дукты питания, — все это дисперсные системы, свойства кото­рых изучает коллоидная химия.

Таким образом, коллоидная химия изучает наиболее рас­пространенное в природе состояние тел—дисперсное состояние и его превращения. Универсальность дисперсного состояния, наличие внешней и внутренней поверхности у большинства ре­альных тел определяют фундаментальный и общенаучный ха­рактер коллоидной химии.

Имея в качестве объектов исследования в основном реаль­ные вещества и материалы, коллоидная химия завершает обще­химическое образование. В то же время она является погранич­ной областью знания, которая объединяет физическую химию и физику поверхностных явлений и дисперсных систем и рас­сматривает многие специфические проявления природы, кото­рым раньше не уделяли должного внимания.

Фролов Ю. Г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

За последние десятилетия бурное развитие получили многие разделы коллоидной химии. Однако современные достижения не нашли достаточного отражения в учебных курсах. В то же время традиционное преподавание коллоидной химии переста­ло удовлетворять требованиям науки и промышленности. В свя­зи с этим в 1973 г. была изменена программа курса, читаемого в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Мен­делеева, которая была приведена в соответствие с наиболее об­щим определением коллоидной химии как науки о поверхност­ных явлениях и дисперсных системах. С учетом этой программы были разработаны и изданы отдельные внутривузовские посо­бия, которые положены в основу данного учебника.

Предлагаемое издание учебника соответствует программе курса коллоидной химии для химико-технологических специаль­ностей высших учебных заведений, утвержденной в 1984 г. Учебно-методическим управлением по высшему образованию Министерства высшего и среднего специального образования СССР.

В настоящем учебнике большое внимание уделено поверх­ностным явлениям (адсорбции, электрическим явлениям на по­верхности, адгезии и смачиванию, зарождению новых фаз и др.), так как именно эти явления вызывают повышенный ин­терес научных и инженерно-технических работников. Впервые в курс коллоидной химии включены разделы, посвященные по­ристым телам (дисперсным системам с твердой дисперсионной средой), к которым относятся в частности широко используемые в промышленности адсорбенты и катализаторы. Значительное внимание обращено структурообразованию в твердых телах, обусловливающему механические и другие свойства различных материалов.

Во втором издании учебника увеличен материал по адсорбции ионогенных ПАВ, теории термодинамической устойчивости дис­персных систем, пропитке пористых тел и др.

Не является традиционной и структура учебника. Первая половина курса посвящена поверхностным явлениям: вторая — свойствам дисперсных систем. Такая последовательность изло­жения материала обусловлена тем, что поверхностные явления определяют большинство специфических свойств дисперсных систем. Представление материала по свойствам дисперсных сис­тем, а не по отдельным конкретным системам позволило изло­жить учебный курс более компактно.

Важнейшие фундаментальные закономерности представлены в виде количественных соотношений; приведены выводы основ­ных уравнений (для упрощения изложения не всегда, может быть, строгие), что позволяет глубже раскрыть физический смысл явлений и Определить границы применимости получае­мых соотношений.

Автор заранее искренне благодарит читателей за критиче­ские замечания и пожелания. Автор не может не вспомнить с благодарностью рецензентов первого издания книги — профес­сора МГУ Н. В. Перцова н коллектив кафедры коллоидной химии и физикохимии полимеров Казанского химико-техно­логического института во главе с профессором В. П. Барабано — вым. Автор благодарит рецензента второго издания книги — заведующего кафедрой коллоидной химии МИТХТ профессора И. А. Хуторского, ценные замечания которого учтены в данном издании.

Автор глубоко признателен преподавателям кафедры колло­идной химии МХТИ им. Д. И. Менделеева за помощь в разра­ботке программ и обсуждении содержания курса, а также кан­дидату химических наук Г. И. Насоновой за помощь в подго­товке рукописи учебника.