- •Технологий и управления
- •1. История возникновения коллоидной химии наночастиц (Введение).
- •2. Особенности наносистем
- •Классификация наносистем
- •3. Получение наночастиц.
- •4. Поверхностная энергия и поверхностные явления
- •Качественные особенности нч
- •II. – объемная часть капли;
- •5. Электрокинетические явления и оптические свойства
- •6. Структурно-механические свойства
- •7. Устойчивость нанодисперсных систем
- •7.1 Электростатическая составляющая расклинивающего давления.
- •7.2 Энергия притяжения между частицами и общие уравнения теории длфо
- •7.3 Поверхностные силы в наносистемах.
- •7.4 Стабилизация нанодисперсных систем.
- •Литература
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Технологий и управления
Кафедра органической, физической и коллоидной химии
А.Д. Зимон, Ю.М. Бондарев
КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ НАНОЧАСТИЦ
Учебное пособие для студентов
технологических специальностей всех форм обучения
Москва – 2007
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
1. История возникновения коллоидной химии наночастиц (введение)………3
2. Особенности наносистем……………………………………………………...4
3. Получение наночастиц………………………………………………………...8
4. Поверхностные энергии и поверхностные явления………………………...13
5. Электрокинетические явления и оптические свойства……………………..18
6. Структурно-механические свойства…………………………………………20
7. Устойчивость нанодисперсных систем …………………………..24
7.1 Электростатическая составляющая расклинивающего давления………..27
7.2 Энергия притяжения между частицами и общее уравнение теории
ДЛФО…………………………………………………………………………30
7.3 Поверхностные силы в наносистемах……………………………………...35
7.4 Стабилизация нанодисперсных систем…………………………………….37
8. Литература…………………………………………………………………….39
1. История возникновения коллоидной химии наночастиц (Введение).
Предметом рассмотрения в этой главе будут наночастицы [НЧ]. Наночастицы относятся к наносистемам [НС].
Наносистемами по классификации, принятой в коллоидной химии, называют высокодисперсные (ультрадисперсные) системы. Один из размеров НС должен измеряться в единицах нанометров.
Своим появлением коллоидная химия, как наука, обязана ультрадисперсным (высокодисперсным) системах. Ещё в 40 годах XVIII столетия, т.е. более 160 лет тому назад, итальянский ученый Франческо Сельми обратил внимание на аномальные свойства некоторых растворов, которые по современной классификации относятся к золям, т.е. ультрадисперсным системам с жидкой дисперсной средой. Английский химик Томас Греем десятью годами позже назвал эти растворы коллоидами, полагая, что клей является типичным представителем подобных растворов (по-гречески – клей «колла» - отсюда «Коллоидная химия»). В последующие годы в рамках коллоидно-химической науки проводились исследования ультрадисперсных (высокодисперсных) систем и изучалось практическое использование подобных систем.
Таким образом, пионером в обнаружении, исследовании и обобщении свойств высокодисперсных – НС (в том числе и НЧ) является коллоидная химия. Отметим, что «насос» по-гречески обозначает карлик. Если придерживаться первоначального смысла приставки «нано», то под НС следует подразумевать карликовые системы с очень малым размером частиц.
Затем на особые поверхностные и другие свойства НС обратили внимание физики. Они и ввели понятие «нано». В настоящее время, отдавая дань «моде» порой забывают о коллоидно-химическом происхождении систем, объединённых термином «нано». Произошла своеобразная ассимиляция коллоидной химии в системе нанотерминов.
Название «наносистемы» обязано принятием системы единиц СИ. За последние 30-40 лет изучение наносистем (ультрадисперсных) перестало быть прерогативой коллоидной химии. Существенно расширился круг подобных систем; внедрены современные методы их исследования; широко изучены свойства. Произошёл поистине революционный процесс практического применения НС в различных отраслях.
Для того чтобы подчеркнуть свойства наносистем употребляют термины «нанохимия», «нанофизика», «наноматериалы», «нанотрибология» и др.
Под термином «нанотехнология» подразумевают получение принципиально новых материалов. Объединённое усилие специалистов в различных отраслях (физика, химия, металловедение, биология, медицина, компьютерной техники, электроники и др.) предопределило бурное развитие фундаментальных и прикладных исследований в области нанотехнологии. Объём финансирования этой проблемы в 2004 г. составлял 8,6 млрд. долларов США.
Свойства НС, их получение и применение лежат на стыке материаловедения, физики, химии, медицины и другие наук. НЧ обладают особыми электрическими, магнитными, каталитическими и другими свойствами. Они позволяют создать материалы с уникальной прочностью и пластичностью, способствовать минимизации размеров компьютеров и других электронных устройств, разработать принципиально новые лекарственные препараты и многое другое.
Мир объектов, объединённых термином «нано», поистине безграничен, а наносистемы, как объекты коллоидной химии, лишь часть этого мира.