Введение. Поверхностные явления и дисперсные системы — это наука о явлениях, наблюдающихся на границе раздела фаз и внутри соприкасающихся фаз

Поверхностные явления и дисперсные системы — это наука о явлениях, наблюдающихся на границе раздела фаз и внутри соприкасающихся фаз, и о процессах, приводящих к образованию или разрушению дисперсных систем.

Наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах начала развиваться в XVIII веке.

Основополагающими явились работы М. В. Ломоносова (1745 — 1755), К. Шееле и Ф. Фонтана (1777), Т. Е. Ловица (1785), П. Лапласа (1806) и Ф. Ф. Рейсса (1808). Дальнейшее развитие этой науки в XIX веке связано с именами учёных И. Я. Берце­лиуса, Ф. Селми, М. Фарадея и Дж. Тиндаля.

Однако систематическое исследование дисперсных систем было начато лишь в 1861 году Т. Грэмом. Этот год принято считать годом рождения коллоидной химии.

Огромная заслуга в формировании современных представлений о поверхностных явлениях и дисперсных системах принадлежит видному физикохимику Н. П. Пескову (1932).

Значительный вклад в развитие науки о дисперсных системах внесли А. В. Думанский, А. Н. Фрумкин, П. А. Ребиндер, С. М. Липатов, В. А. Каргин и многие другие учёные.

Мир, в котором мы живём, представляет собой сложную систему соприкасающихся жидких, газообразных и твёрдых тел, распределённых друг в друге в различных комбинациях.

Поверхность раздела фаз обладает энергетическими характеристиками отличными от их значений внутри данного вещества, что обусловило наличие различных живых и неживых объектов во Вселенной.

Посмотрим внимательно вокруг себя, и мы обнаружим множество эффектов, связанных с распределением одного вещества в другом… Сквозь листву пробивается тонкий луч солнца. Взгляните на него сбоку, и вам представится картина хаотически движущихся в воздухе мельчайших частиц пыли, нередко переливающихся всеми цветами радуги. А на самом листике мы можем обнаружить росу, — это маленькие капли воды, имеющие сферическую форму благодаря наличию сил поверхностного натяжения воды и гидрофобных свойств поверхности листа.

Природа “подсказала” учёным и инженерам большое количество технических решений важных с точки зрения использования в различных отраслях промышленности и сферах деятельности человека. Например, при взаимодействии серного ангидрида с водой образуется серная кислота в виде тумана, который препятствует нормальной работе поглотительной колонны. Решение проблемы эффективной работы поглотительных колонн в синтезе серной кислоты найдено в результате исследования процесса образования сернокислотного тумана. Было предложено орошать проходящий газ не водой, а раствором серной кислоты с достаточно высокой концентрацией: для того чтобы избежать выделения значительного количества тепловой энергии, приводящего к образованию сернокислотного тумана.

Дисперсные системы играют важную роль в природе и в технике. Например, воды рек всегда содержат взвешенные частицы, которые при оседании дают отложения песка и глины в местах замедленного течения. Многие технологические процессы немыслимы без использования коллоидных растворов и поверхностно-активных веществ. Они применяются в процессах шлифовки и при получении блестящих гальванических покрытий, при тушении пожаров (пены) и т.д.

На основе теоретических положений созданы многочисленные приборы для измерения физико-механических и физико-химических свойств поверхностей раздела фаз и кинетики образования и разрушения дисперсных систем.

Целью изучения курса является ознакомление студентов с поверхностными явлениями, видами дисперсных систем и их свойствами и применением.

Задачей курса является привитие студентам умений и навыков теоретического и экспериментального исследования свойств дисперсных систем.

Теоретической основой данного курса являются математика, физика, химия (общая, органическая и физическая).

Знания, полученные по данной дисциплине, могут быть использованы студентами при изучении аналитической химии, экологии, процессов и аппаратов химических производств и т. д.

1. Классификация поверхностных
явлений и дисперсных систем