Щукин евгений дмитриевич. VII.4. Факторы стабилизации дисперсных систем Евгений щукин раен

Евгений Дмитриевич Щукин (род. 30 мая 1928, Москва) - советский учёный в области физической химии, доктор физико-математических наук, профессор, лауреат Ленинской премии, академик.

Биография

Родился в Москве в семье священника, репрессированного в 1930-х годах, и учительницы. В 1941-1943 годах - в эвакуации в Горьковской области. В 1943-1944 годах работал и учился, в 1945 году вернулся в 10-й класс московской средней школы № 110, досдав экзамены экстерном.

Занял первое место на Общемосковской математической олимпиаде в 1945 году, в том же году окончил школу. Ему, первому в СССР, была вручена золотая медаль «За отличные успехи и примерное поведение» и аттестат зрелости № 000001. Он мог бы не получить медаль из-за своего происхождения, если бы не директор школы И. К. Новиков.

В 1950 году с отличием окончил физический факультет МГУ по специальности «физика». В 1951-1956 годах служил офицером в Советской Армии. С сентября 1953 года преподавал радиолокацию на военной кафедре МГУ, затем коллоидную химию. В 1973-1994 годах - заведующий кафедрой коллоидной химии МГУ. Одновременно с 1956 года работал в институте физической химии Академии наук СССР (ныне Институт физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина), с 1967 там же заведовал лабораторией физико-химической механики.

В 1958 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук (научные руководители - П. А. Ребиндер, В. Н. Рожанский) в Институте физической химии, в 1962 году - в МГУ на соискание степени доктора физико-математических наук.

С 1994 года Е. Д. Щукин живёт в Балтиморе, читает курсы коллоидной химии и физико-химической механики в Университете Джонса Гопкинса. Одновременно остаётся профессором кафедры коллоидной химии химического факультета МГУ.

Научная деятельность

Е. Д. Щукин выполнял экспериментальные и теоретические исследования в области физической и коллоидной химии дисперсных систем, поверхностных явлений и поверхностно-активных веществ. Им изучены механизмы действия поверхностно-активных веществ на различных межфазных границах, получения и регулирования устойчивости дисперсных систем (золей, гелей, эмульсий, пен, аэрозолей). Изучены такие явления, как адгезия, спекание, гидратационное твердение, переход «золь-гель», охрупчивание под действием жидких металлов, износ, смазывающее действие и др., а также их молекулярные механизмы. Создано учение о взаимодействии частиц и структурообразовании в дисперсных системах, разработаны коллоидно-химические методы для защиты окружающей среды. В сферу интересов академика Е. Д. Щукина входят физико-химия поверхностных явлений в твердых телах, теория дислокаций, влияние поверхностно-активной среды на механические свойства материалов, особенно в тонких приповерхностных слоях. Кроме того, выполнены практические приложения исследований: повышение прочности и долговечности катализаторов, минеральных вяжущих и керамики, обработка высокотвердых материалов, бурение твердых горных пород.

Е. Д. Щукин создал общий курс «Коллоидная химия», специальный курс «Физико-химическая механика дисперсных систем и материалов», являлся руководителем более 40 защищенных кандидатских диссертаций.

В области педагогических исследований работы Е. Д. Щукина посвящены значению междисциплинарных областей науки и их технических приложений в системе знаний и развитие методов их отражения в предметах естественно-математического цикла.

В учебнике изложены основные разделы современной коллоидной химии - науки о дисперсном состоянии вещества: учение о поверхностных явлениях, свойствах адсорбиционных слоев, получении и свойствах дисперсных систем, их устойчивости и стабилизации, структурообразовании в дисперсных системах, даны их теоретические и экспериментальные основы и принципы практического применения.

Шаг 1. Выбирайте книги в каталоге и нажимаете кнопку «Купить»;

Шаг 2. Переходите в раздел «Корзина»;

Шаг 3. Укажите необходимое количество, заполните данные в блоках Получатель и Доставка;

Шаг 4. Нажимаете кнопку «Перейти к оплате».

На данный момент приобрести печатные книги, электронные доступы или книги в подарок библиотеке на сайте ЭБС возможно только по стопроцентной предварительной оплате. После оплаты Вам будет предоставлен доступ к полному тексту учебника в рамках Электронной библиотеки или мы начинаем готовить для Вас заказ в типографии.

Внимание! Просим не менять способ оплаты по заказам. Если Вы уже выбрали какой-либо способ оплаты и не удалось совершить платеж, необходимо переоформить заказ заново и оплатить его другим удобным способом.

Оплатить заказ можно одним из предложенных способов:

Безналичный способ:
- Банковская карта: необходимо заполнить все поля формы. Некоторые банки просят подтвердить оплату – для этого на Ваш номер телефона придет смс-код.
- Онлайн-банкинг: банки, сотрудничающие с платежным сервисом, предложат свою форму для заполнения. Просим корректно ввести данные во все поля.
  Например, для " class="text-primary">Сбербанк Онлайн требуются номер мобильного телефона и электронная почта. Для " class="text-primary">Альфа-банка потребуются логин в сервисе Альфа-Клик и электронная почта.
- Электронный кошелек: если у Вас есть Яндекс-кошелек или Qiwi Wallet, Вы можете оплатить заказ через них. Для этого выберите соответствующий способ оплаты и заполните предложенные поля, затем система перенаправит Вас на страницу для подтверждения выставленного счета.

Родился в Москве в семье священника, репрессированного в 1930-х годах, и учительницы. В 1941—1943 годах — в эвакуации в Горьковской области. В 1943—1944 годах работал и учился, в 1945 году вернулся в 10-й класс московской средней школы № 110, досдав экзамены экстерном. Занял первое место на Общемосковской математической олимпиаде в 1945 году, в том же году окончил школу. Ему, первому в СССР, была вручена золотая медаль «За отличные успехи и примерное поведение» и аттестат зрелости № 000001.

Он мог бы не получить медаль из-за своего происхождения, если бы не директор школы И. К. Новиков. В 1950 году с отличием окончил физический факультет МГУ по специальности «физика». В 1951-1956 годах служил офицером в Советской Армии. С сентября 1953 года преподавал радиолокацию на военной кафедре МГУ, затем коллоидную химию. В 1973-1994 годах — заведующий кафедрой коллоидной химии МГУ.

Одновременно с 1956 года работал в институте физической химии Академии наук СССР (ныне Институт физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина), с 1967 там же заведовал лабораторией физико-химической механики. В 1958 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук (научные руководители — П. А. Ребиндер, В. Н. Рожанский) в Институте физической химии, в 1962 году — в МГУ на соискание степени доктора физико-математических наук.

С 1994 года Е. Д. Щукин живет в Балтиморе, читает курсы коллоидной химии и физико-химической механики в Университете Джонса Гопкинса. Одновременно остаётся профессором кафедры коллоидной химии химического факультета МГУ.

К 1964 году Е. Д. Щукиным создана теория прочности дисперсных пористых структур, разработаны методы повышения долговечности промышленных катализаторов и сорбентов. В 1969-1975 годах разработаны методы применения поверхностно-активных веществ для стабилизации золей, эмульсий и пен. В 1990 году открыл каталитическое ускорение спекания порошков. Е. Д. Щукин выполнял экспериментальные и теоретические исследования в области физической и коллоидной химии дисперсных систем, поверхностных явлений и поверхностно-активных веществ.

Им изучены механизмы действия поверхностно-активных веществ на различных межфазных границах, получения и регулирования устойчивости дисперсных систем (золей, гелей, эмульсий, пен, аэрозолей). Изучены такие явления, как адгезия, спекание, гидратационное твердение, переход «золь-гель», охрупчивание под действием жидких металлов, износ, смазывающее действие и др., а также их молекулярные механизмы. Создано учение о взаимодействии частиц и структурообразовании в дисперсных системах, разработаны коллоидно-химические методы для защиты окружающей среды. В сферу интересов академика Е. Д. Щукина входят физико-химия поверхностных явлений в твердых телах, теория дислокаций, влияние поверхностно-активной среды на механические свойства материалов, особенно в тонких приповерхностных слоях. Кроме того, выполнены практические приложения исследований: повышение прочности и долговечности катализаторов, минеральных вяжущих и керамики, обработка высокотвердых материалов, бурение твердых горных пород.

Е. Д. Щукин продолжил и развил работы П. А. Ребиндера в области устойчивости и самопроизвольного диспергирования, изучил молекулярные механизмы действия поверхностно-активных веществ, построил физико-химическую теорию структурообразования и прочности дисперсных структур. Впервые осуществил компьютерное моделирование «эффекта Ребиндера». Е. Д. Щукин создал общий курс «Коллоидная химия», специальный курс «Физико-химическая механика дисперсных систем и материалов», являлся руководителем более 40 защищенных кандидатских диссертаций. В области педагогических исследований работы Е. Д. Щукина посвящены значению междисциплинарных областей науки и их технических приложений в системе знаний и развитие методов их отражения в предметах естественно-математического цикла.

Е. Д. Щукин в разные годы являлся членом специализированных советов химического факультета МГУ, Института физической химии РАH, Института Металлургии АH СССР, Института содержания и методов обучения РАО, членом Национального Комитета российских химиков, ВАК СССР, членом редакционных коллегий журналов: «Коллоидный журнал», «Трение и износ», «Физика в школе», «Физико-химическая механика материалов», «Физика и химия обработки материалов». В настоящее время является членом редакционных коллегий международных научных журналов «Journal of Materials Science», «Journal of Dispersion Science and Technology», «Colloids and Surfaces», «Colloid & Interface Science», «Advances in the Mechanics and Physics of Surfaces», «Zeitschrift für Physikalische Chemie»

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от, проверенной 24 сентября 2016; проверки требуют.

Евге́ний Дми́триевич Щу́кин (род. 30 мая 1928, Москва) - советский и российский учёный в области физической химии , доктор физико-математических наук , профессор , лауреат Ленинской премии , академик РАО (1993).

Занял первое место на Общемосковской математической олимпиаде в 1945 году, в том же году окончил школу. Ему, первому в СССР , была вручена и аттестат зрелости № 000001. Он мог бы не получить медаль из-за своего происхождения, если бы не директор школы И. К. Новиков .

Е. Д. Щукин выполнял экспериментальные и теоретические исследования в области физической и коллоидной химии дисперсных систем , поверхностных явлений и поверхностно-активных веществ . Им изучены механизмы действия поверхностно-активных веществ на различных межфазных границах, получения и регулирования устойчивости дисперсных систем (золей , гелей , эмульсий , пен , аэрозолей). Изучены такие явления, как адгезия , спекание , гидратационное твердение, переход «золь-гель», охрупчивание под действием жидких металлов, пластифицирование, износ , смазывающее действие и др., а также их молекулярные механизмы. Создано учение о взаимодействии частиц и структурообразовании в дисперсных системах, разработаны коллоидно-химические методы для защиты окружающей среды. В сферу интересов академика Е. Д. Щукина входят физико-химия поверхностных явлений в твердых телах, теория дислокаций , влияние поверхностно-активной среды на механические свойства материалов, особенно в тонких приповерхностных слоях. Кроме того, выполнены практические приложения исследований: повышение прочности и долговечности катализаторов , минеральных вяжущих и керамики , обработка высокотвердых материалов, бурение твердых горных пород .

Е. Д. Щукин продолжил и развил работы П. А. Ребиндера в новой области науки - физико-химической механике, в области устойчивости и самопроизвольного диспергирования , изучил молекулярные механизмы действия поверхностно-активных веществ, построил физико-химическую теорию структурообразования и прочности дисперсных структур. Впервые осуществил компьютерное моделирование «эффекта Ребиндера» .

Е. Д. Щукин создал общий курс «Коллоидная химия », специальный курс «Физико-химическая механика дисперсных систем и материалов» и учебники по этим дисциплинам, являлся руководителем более 40 защищенных кандидатских диссертаций .

В области педагогических исследований работы Е. Д. Щукина посвящены анализу роли междисциплинарных областей науки и их технических приложений в системе знаний и развитию методов их отражения в предметах естественно-математического цикла.

Е. Д. Щукин в разные годы являлся членом специализированных советов химического факультета МГУ, Института физической химии РАH, Института Металлургии АH СССР, Института содержания и методов обучения РАО, членом Национального Комитета российских химиков, ВАК СССР, членом редакционных коллегий журналов: «Коллоидный журнал», «Трение и износ», «Физика в школе», «Физико-химическая механика материалов», «Физика и химия обработки материалов», членом редакционных коллегий международных научных журналов «Journal of Materials Science», «Journal of Dispersion Science and Technology», «Colloids and Surfaces», «Colloid & Interface Science», «Advances in the Mechanics and Physics of Surfaces», «Zeitschrift für Physikalische Chemie»

В 1995 году присвоено звание почётного профессора МГУ. В 1972 году присуждена Ломоносовская премия МГУ, в 1988 году - Ленинская премия за работы в области физико-химической механики, в 1998 году - премия имени П. А. Ребиндера РАН. В 1986 году награждён орденом «Знак Почёта» , в 2008 году – Золотая медаль РАО.

В учебнике изложены основные разделы современной коллоидной химии - науки о дисперсном состоянии вещества: учение о поверхностных явлениях, свойствах адсорбционных слоев, получении и свойствах дисперсных систем, их устойчивости и стабилизации, структурообразовании в дисперсных системах, даны их теоретические и экспериментальные основы и принципы практического применения. Представлены такие фундаментальные проблемы, как механизмы действия поверхностно-активных веществ, лиофильность и самопроизвольное диспергирование, физико-химическая механика.

Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения.
Для студентов университетов и химико-технологических вузов.

		6
Введение		8
Г л а в а I. Поверхность раздела фаз и капиллярные явления		15
I.1. Термодинамические характеристики поверхности в однокомпонентных системах		15
I.2. Поверхностная энергия и межмолекулярные взаимодействия в однокомпонентных системах		25
I. 3. Поверхности раздела между конденсированными фазами в двухкомпонентных системах		37
I.4. Смачивание и растекание		43
I.5. Влияние кривизны поверхности на равновесие фаз		55
I. 5.I. Закон Лапласа.		55
I. 5.2. Уравнение Томсона (Кельвина)		61
I. 6. Методы определения поверхностного натяжения жидкостей и удельной свободной поверхностной энергии твердых тел		63
Глава II. Адсорбционные явления. Строение и свойства адсорбционных слоев на границе жидкость - газ		72
II. 1. Основы термодинамики адсорбции. Уравнение Гиббса		73
II.2. Адсорбция растворимых ПАВ		86
II.З. Адсорбционные слои нерастворимых ПАВ		96
II. 4. Классификация поверхностно-активных веществ и современный ассортимент синтетических ПАВ		111
Глава III. Адсорбционные явления на поверхностях раздела конденсированных фаз. Электроповерхностные явления		121
III. 1. Адсорбция ПАВ на поверхностях раздела конденсированных фаз		121
Ш.2. Применение ПАВ для управления процессами смачивания и избирательного смачивания		132
III.3. Адсорбция ионов; строение двойного электрического слоя		139
III.4. Ионный обмен		154
III.5. Электрокапиллярные явления.		159
Глава IV. Процессы переноса в дисперсных системах. Элекгрокинетические явления		162
IV. 1. Общее рассмотрение процессов переноса в дисперсных системах		162
IV.2. Общие представления о природе электрокинетических явлений		168
IV. 3. Процессы переноса в свободнодисперсных системах		174
IV.4. Особенности процессов переноса в связнодисперсных системах (пористых диафрагмах и мембранах)		182
TV 5 Влияние электполитов на элекпюкинетические явления		190
Глава V. Молекулярно-кинетнческне и оптические свойства дисперсных систем. Дисперсионный анализ		195
V.I. Седиментация и диффузия в дисперсных системах		195
V.2. Броуновское движение и флуктуации концентрации частиц дисперсной фазы		201
V.3. Рассеяние света малыми частицами (по Рэлею)		208
V.4. Оптические свойства дисперсных систем при увеличении размера частиц		213
V.5. Методы дисперсионного анализа		218
V.5.I. Седиментационный анализ		222
V.5.2. Использование центрифуг и ультрацентрифуг в дисперсионном анализе		225
V.5.3. Нефелометрия. Ультрамикроскопия		228
V.5.4. Рассеяние света на флуктуациях концентрации		229
Глава VI. Образование лиофильных и лиофобных дисперсных систем		233
VI.1 Лиофилъные и лиофобные дисперсные системы		234
VI.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ		242
VI.2.1. Термодинамика мицеллообразования		245
V1.2.2. Концентрированные дисперсии мицеллообразующих ПАВ		251
VI.2.3. Мицеллообразование в неводных средах		253
VI.3. Солюбилизаиия в растворах мицеллообразующих ПАВ, образование микроэмульсий		255
VI.4. Критические эмульсии. Лиофильные коллоидные системы в дисперсиях высокомолекулярных соединений		262
VI.5. Конденсационное образование лиофобных дисперсных систем		267
VI.5.1. Термодинамические основы гомогенного зародышеобразования (по Гиббсу - Фольмеру)		267
VI.5.2. Гетерогенное образование новой фазы		273
VI.5.3. Кинетика возникновения зародышей новой фазы в метастабиль-ной системе		277
VI.5.4. Скорость роста частиц новой фазы		280
VI.6 Получение лиофобных дисперсных систем		284
Глава VII. Общие причины разрушения я относительной стабильности лнофоб-ных дисперсных систем		291
VII. 1. Седиментационная и агрегативная устойчивость дисперсных систем. Роль теплового движения		292
VII.2. Тонкие пленки		297
VII.3. Молекулярные взаимодействия в дисперсных системах		303
VII.4. Факторы стабилизации дисперсных систем		311
VII.5. Электростатическая составляющая расклинивающего давления и ее роль в устойчивости дисперсных систем. Основы теории ДЛФО		316
VII.6. Структурно-механический барьер		325
VII.7. Кинетика коагуляции		328
VII.8. Влияние изотермической перегонки на уменьшение дисперсности		334
Глава VIII. Особенности строения, устойчивости и разрушения дисперсных систем различной природы		339
VIII. 1. Аэрозоли		339
V1II.2. Пены и пенные пленки		347
VIII.3. Эмульсии и эмульсионные пленки		354
VIII.4. Суспензии и золи		364
V1II.5. Коагуляция гидрофобных золей электролитами		368
VIII.6. Моющее действие. Микрокапсулирование		372
VIII.7. Системы с твердой дисперсионной средой		375
Глава IX. Основы физико-химической механики		377
IX.1. Способы описания механических свойств. Основы реологии		379
IX.2. Структурообразование в дисперсных системах		388
IX.3. Реологические свойства дисперсных систем		401
IX.4. Физико-химические явления в процессах деформации и разрушения твердых тел. Эффект Ребиндера		410
1X.4.1. Влияние химической природы твердого тела и среды на проявление адсорбционного понижения прочности		412
IX.4.2. Роль реальной структуры твердого тела и внешних условий в проявлении эффектов адсорбционного влияния среды на механические свойства твердых тел		418
IX.4.3. Приложения эффекта Ребиндера		423
Заключение		427
Литература		433
Предметный указатель		434

Посвящается светлой памяти
нашего учителя
Петра Александровича Ребиндера

Предисловие

Книга отражает основные разделы современной коллоидной химии - крупной самостоятельной области химической науки, изучающей дисперсное состояние вещества и поверхностные явления в дисперсных системах. В ней обобщен многолетний опыт педагогической, методической и научной работы коллектива кафедры коллоидной химии химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Развитие коллоидной химии и ее преподавание в Московском университете неразрывно связано с деятельностью академика Петра Александровича Ребиндера (1898-1972), который в течение 30 лет заведовал кафедрой коллоидной химии и заложил основы современного курса этой науки. В 1973-1994 гг. кафедрой заведовал академик Российской академии образования Е. Д. Щукин, конспекты лекций которого и составили исходный материал этой книги, в 1994-2005 гг. - профессор Б. Д. Сумм, а с 2006 г. кафедру возглавляет член-корреспондент Российской академии наук В. Г. Куличихин.

В четвертом и пятом изданиях учебника проведена необходимая корректировка и правка по сравнению с предыдущим существенно переработанным изданием 2004 г. с учетом всего 20-летнего опыта использования учебника для преподавания коллоидной химии в МГУ и других вузах СНГ и за рубежом. Первое издание было переведено на испанский (1988 г. "Мир") и чешский (1990 г. "Akademia" Praha) языки, второе - на английский язык (2001 г. Elsevier).

Авторы стремились сочетать глубину и строгость изложения ос-нов-ного материала с его достаточной доступностью для студентов с различным уровнем подготовки. Материал повышенной степени сложности, содержащий детали выводов, и материал, предназначенный для более углубленного изучения предмета, даются петитом.

Предлагаемый учебник рассчитан прежде всего на студентов хи-ми-ческих факультетов университетов. Он может служить пособием для студентов других факультетов университетов и для учащихся других вузов, в которых коллоидная химия изучается как самостоятельный предмет. Книга может использоваться также широким кругом научных работников и аспирантов, инженеров и технологов, занятых в различных областях науки и производства, связанных с применением дисперсных систем и поверхностных явлений.

Авторы стремились максимально учесть пожелания, высказанные преподавателями кафедры коллоидной химии, заведующим кафедрой, руководством факультета, коллегами в других учебных заведениях и научных центрах, а также участниками сессии Совета по коллоидной химии и физико-химической механике РАН, посвященной проблемам коллоидно-химического образования (Москва, 2001 г.). Много конкретных рекомендаций было предложено В. Н. Измайловой, Н. М. Задымо-вой, Н. И. Ивановой, С. М. Левачевым, Л. И. Лопатиной, В. Н. Матве-енко, В. В. Пелех, А. В. Синевой, 3. Н. Скворцовой, О. А. Соболевой, Б. Д. Суммом, В. Ю. Траскиным. Существенные замечания сделаны в рецензиях коллективов преподавателей кафедр коллоидной химии Санкт-Петербургского университета (зав. каф. академик А. И. Русанов) и Московского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (зав. каф., проф. В. В. Назаров). Эти советы и пожелания были встречены с искренней признательностью.

С сердечной благодарностью и самыми нежными чувствами я обращаюсь к моим дорогим ученикам, друзьям, помощникам, - как если бы они и сейчас были со мною, - к Саше Перцову и Леночке Амелиной.