Академия наук республики узбекистан

Составили: д.х.н., проф Хамраев С.С.

д.х.н ., проф. Агзамходжаев А.А.

Ташкент - 2013

В книге Президента Республики Узбекистан Ислама Абдуганиевича Каримова «Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана» отмечается «Принятая в Узбекистане собственная модель развития реформирования и модернизации, ставя перед собой целью достижение национальных интересов в долгосрочной перспективе, изначально подразумевала отказ от настойчиво навязаемых нам методов шоковой терапии, наивных, обманчивых представлений о саморегулировании рыночной экономики. В Узбекистане созданы достаточный запас прочности и необходимая ресурсная база для того, чтобы обеспечить устойчивую и бесперебойную работу нашей финансово-экономической, бюджетной, банковско-кредитной системы, а также предприятий и отраслей реальной экономики».

По инициативе Президента Республики Узбекистан И.А.Каримова в стране проводится целеустремленная и кропотливая работа по дальнейшему развитию, модернизации и техническому перевооружению химической, нефтехимической и газоперерабатывающей отраслей промышленности.

„Так за последние десять лет вступили в строй такие гиганты промышленности как:

• 
  Кызылкумский фосфоритовый комбинат;
  
• 
  Бухарский нефтеперерабатывающий завод;
  
• 
  Шуртанский газо-химический комплекс;
  
• 
  Кунградский содовый завод.
  

В книге И.А.Каримова «Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана» отмечается, что важнейшим нашим приоритетом в социально-экономическом развитии Узбекистана на 2009 год продолжит оставаться реализация принятой в стране антикризисной программы на 2009-2012 годы.

Одной из основных задач данной Программы по квалификационному экзамену является получение старшими научными сотрудниками-соискателями и самостоятельными соискателями глубоких и фундаментальных знаний по специальности и главное высокая гражданственность, политическая зрелость, умение применять на практике положения и выводы, приведенные в трудах Президента Республики Узбекистан И.А.Каримова.
ВВЕДЕНИЕ

Дисперсные системы чрезвычайно широко распространены в природе, огромное значение они имеют и в современной технике. В народном хозяйстве нет ни одной отрасли промышленности, которая в той или в иной степени не имела бы дела с коллоидными системами и процессами.

Огромное значение имеет коллоидная химия в земледелии, металлургии, керамическом производстве, в производствах, перера­батывающих органическое сырьё, выпускающие лаки и краски, в нефти и газодобывающей, а также перерабатывающей промышленности, при получении стройматериалов, пищевых продуктов, фармацевтической промышленности, медицине и т. д. В этой связи знание коллоидной химии, протекающих в дисперсных системах явлений и процессов, методов и особенности дисперсного состояние вещества имеет огромное значение для управления процессами химической технологии и получения материалов с заданными свойствами.

Предлагаемая программа кандидатского минимума по специаль­ности 02.00.11 - коллоидная и мембранная химия, включает широкий круг вопросов, связанных с получением, изучением свойств различных веществ в дисперсном состоянии. Программа состоит из разделов, включающих: основные понятия коллоидно-химической науки, термо­динамику поверхностных явлений, учение об адсорбции, электрохимии дисперсных систем, молекулярно-кинетическое, оптическое, реологии-ческое и другие свойства коллоидных систем. Она включает также вопросы о свойствах растворов высокомолекулярных соединений, агрегативной устойчивости лиофобных золей, о мембранной химии.

Наряду с положениями, составляющими фундаментальную основу колоидной химии, в программе представлены специальные вопросы имеющие важные значения в решении актуальных проблем современной техники и химической технологии.

Большое внимание уделено вопросам, вытекающим из произведений Президента Республики И.А.Каримова, особенно из его книги «Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана», и имеющим отношение к укреплению экономики Республики, так как роль коллоидной химии как современной прикладной науки в решении многочисленных практических задач, имеющих важное народнохозяйственное значение огромна. При этом также учтены вытекающие из имеющихся в этой книге задач вопросы, обсужденные 16.04.2009 года на собрании ВАК РУз и поставленные перед проблемой подготовки высококва­лифицированных научных и научно-педагогических кадров в области химико-технологических наук. В соответствии с этим в программу включены вопросы ресурсосбережения, импортозамещения, интенсификации технологических процессов и усовершенствования методов контроля качества продукции. Включены также вопросы, связанные с критерием оценки конкурентоспособности и высокой эффективности технологий; с взаимосвязью науки с производством и обеспечением усиления организационных основ их интеграции; с инновационными проектами и технологиями и их ролью в преодолении кризиса и выхода республики на новые рубежи мирового рынка. Эти вопросы включены также в экзаменационные билеты по кандидатскому минимуму.

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ.

Современная коллоидная химия как физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений. Предмет изучения, задачи исследования, методы коллоидной химии. Особенности и универсальность дисперсного состояния вещества. Роль поверхностных явлений в дисперсных системах. Применение правила фаз к дисперсным системам.

Значение коллоидной химии в технике как общей научной основы оптимизации и интенсификации гетерогенных химико-технологических процессов, протекающих с участием дисперсных фаз.

2. 
   ТЕРМОДИНАМИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ.
   

Термодинамические условия смачивания и растекания на твердых и жидких поверхностях, избирательное смачивание. Смачивание реальных твердых поверхностей, гистерезис смачивания.

Основы теории капиллярности. Капиллярное давление. Зависимость давления насыщенного пара и растворимости от кривизны поверхности раздела сосуществующих фаз. Самопроизвольные процессы изотермической перегонки, собирательной рекристаллизации. Капиллярно конденсация пара в узких порах адсорбента. Роль капиллярных явлений в промышленности и агротехнике.

2. 
   АДСОРБЦИЯ, СВОЙСТВА АДСОРБЦИОННЫХ СЛОЕВ.
   

Адсорбция газа на твердой поверхности. Силовое поле поверхности; роль природы и структуры поверхности. Энергия и энтропия адсорбции. Физическая адсорбция; хемосорбция.

Мономолекулярная адсорбция. Изотерма Ленгмюра; главные допущения. Полимолекулярная адсорбция. Теория Поляни. Теория адсорбции паров Брунауэра, Эммета. Теллера; измерение удельной поверхности и энергии адсорбции Адсорбция паров в порах адсорбентов. Основы хроматографии.

Адсорбция из растворов на границе жидкость-газ. Уравнение Шишковского; связь с уравнением изотермы Ленгмюра. Адсорбция органических ПАВ из водных растворов; правило Дюкло-Траубе.

Двухмерное состояние вещества в адсорбционном слое. Слои малорастворимых ПАВ на жидких поверхностях. Двухмерное (поверх-ностное) давление. Уравнение двухмерного состояния вещества. Строение адсорбционных слоев и определение молекулярных констант органических низко- и высокомолекулярных ПАВ.

Особенности адсорбции молекул ПАВ на границе раздела двух конденсированных фаз. Правило уравнения полярностей Ребиндера. Влияние адсорбционных слоев ПАВ на смачивание и адгезию. Управление избирательным смачиванием, гидрофилизация и гидрофобизация поверхностей. Смазывающее действие ориентированных адсорбционных слоев.

Классификация ПАВ по молекулярному строению и механизму дейст-вия. Адсорбция электролитов на твердом адсорбенте. Избирательная и обменная адсорбция. Ионообменники. Обменная адсорбция в почвах.

4.ЭЛЕКТРОПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ДИСПЕРСНЫХ CИСТЕМАХ.

Электрокапиллярные явления. Уравнение Липпмана. Влияние поверхностно-активных веществ на электрокапиллярную кривую. Двойной электрический слой на границе раздела фаз. Представление о строении двойного электрического слоя.

Электрокинетические явления. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского Электрокинетический и электрохимический потенциалы, влияние на них электролитов. Поверхностная проводимость, изменение чисел переноса в диафрагмах и мембранах. Равновесие Доннана. Мембранный потенциал. Практическое приложение электрокинетических явлений.

5.МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕIИЧЕСКИЕ СВОЙТСВА

ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

Универсальность молекулярно-кинетических свойств растворов и дисперсных систем. Броуновское движение. Теория броуновского движения по Эйнштейну-Смолуховскому; флуктуации концентрации в коллоидных растворах.

Диффузия в коллоидных системах. Седиментационный анализ Осмотическое давление в коллоидных системах, его роль в биологических процессах. Седиментация в дисперсных системах. Седиментационный анализ Седиментационно-диффузное равновесие Перена-Больцмана. Научно-философское значение исследования реальности молекул и их теплового движения.

6. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ.

Рассеяние и поляризация света в коллоидных системах. Закон Ралея и условия его применимости. Индикатриссы светорассеяния поляризованного и наполяризованного света. Основы теории Дебая. Поглощение света в дисперсных системах. Окраска коллоидов. Двойное лучепреломление в коллоидных системах. Применение оптических методов к исследованию дисперсных систем.

7. ОБРАЗОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

Конденсационные методы получения дисперсных систем. Теория образования новой дисперсной фазы по Гиббсу-Фольмеру. Гомогенное и гетерогенное зародышеобразование. Роль заряда в гомогенном образовании частиц аэрозоля. Кинетика роста зародыша новой фазы. Пути управления дисперсностью при конденсационном образовании новых фаз.

Процессы диспергирования. Разрушение и диспергирование твердых тел Связь прочности с поверхностной энергией; уравнение Гриффитса. Адсорбционное облегчение разрушения и деформации твердых тел (эффект Ребиндера). Самопроизвольное образование лиофильных коллоидных систем Критерий самопроизвольного диспергирования.

8.УСТОЙЧИВОСТЬ ЛИОФОБНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Седиментанионная и агрегативная устойчивость дисперсных систем. Нарушение агрегатной устойчивости; протекание самопроизвольных процессов коагуляции, коалесценции. Уменьшение дисперсности вследствие рекристаллизации и изотермической перегонки.

Факторы агрегативной устойчивости лиофобных дисперсных систем. Эффект Марангони-Г иббса. Структурно-механический барьер по Ребиндеру Стабилизирующее действие диффузных слоев ионов; электростатическая составляющая расклинивающего давления по Дерягину.

Коагуляция гидрофобных золей электролитами. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролитов. Кинетика быстрой и медленной коагуляции по Смолуховскому. Современная теория коагуляции лиофобных золей электролитами (теория Дерягина-ЛандауФервея-Овербека). Правило Шулыце-Гарди. Критерий Эйлерса Корфа. Пептизация. Периодические структуры.

Строение и устойчивость пен и эмульсий. Пленки как элемент пен и эмульсий, кинетика их утоньшения и устойчивость. Черные "перреновские" пленки. Устойчивость и свойства аэрозолей.

9. ЛИОФИЛЬНЫЕ КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

Термодинамическая устойчивость (равновесность) микрогетероген-ных дисперсных систем с низким значением межфазной энергии; критерий устойчивости лиофильных коллоидных систем по Ребиндеру-Щукину. Критические эмульсии и туманы.

Мыла и высокомолекулярные соединения, способные образовывать лиофильные коллоидные системы. Гидрофобные взаимодействия в системе мыло-вода. Критическая концентрация мицеллообразования; термодинамика мицеллобразования. Растворение углеводородов (солюбилизация) в мицеллах мыл и глобулярных белках.

10. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ, РЕОЛОГИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Развитие пространственных структур в дисперсных системах Кристаллизационно-конденсационные и коагуляционные структуры. Природа контактов между элементами структуры. Образование кристаллизационно-конденсационных дисперсных структур при выделении и срастании частиц новой фазы. Твердение минеральных вяжущих. Образование и строение гелей.

Реологические свойства дисперсных систем. Уравнение Ньютона и Эйнштейна, причины аномалии вязкости дисперсных систем. Природа упругости (высокоэластичности) дисперсных систем. Понятие о релаксации напряжений и упругом последствии. Полная реологическая кривая; предел ползучести, предел текучести, предельное напряжение сдвига. Тиксотропия.

Понятие о физико-химической механике как научная основа управления сцеплением частиц в различных дисперсных системах (по Ребиндеру). Использование оптимального сочетания механических воздействий и физико-химических явлений на межфазных границах в процессах получения, обработки и эксплуатации твердых тел и материалов.

11. ПРИРОДА И СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯР-НЫХ ВЕЩЕСТВ

Природные и синтетические ВС, их полидисперсность. Молекулярные массы, понятие о средней молекулярной массе, методы определения молекулярных масс ВС.

Гибкость линейных макромолекул. Фазовое состояние ВС. Теория растворов ВС. Термодинамика их растворения. Свойства растворов ВС: закон Рауля; осмотическое давление; диффузия и седиментация; оптические свойства: вязкость; агрегагивная устойчивость; мембранное равновесие. Полиэлектролиты и свойства их растворов, применейцние. Студни, их свойства Синерезис.

12. МЕМБРАННАЯ ХИМИЯ.

Мембрана, их природа и свойства. Проницаемые, полупроницаемые. ионитовые мембраны, их использование в процессах фильтрации, ультрафильтрация, гипперфильтрация. Причины рассмотрения мембранной химии совместно с коллоидной химией.

13. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ.

Металлургия: обогащение минерального сырья в результате диспергирования и пенной флотации. Флотореагенты, флокулянты, вспениватели и др. Роль сорбентов и ионообменных смол, экстрагентов и поверхностно-активных веществ в процессах разделения, концентрирования и извлечения ценных компонентов минерального сырья. Модифицирование поверхности и формирование продуктов с заданными свойствами и размерами, в том числе наноматериалов путем применения золь-гель технологии и других современных нанотехнологий.

Экология: Разработка и применение современных реагентов поверхностно-активного характера (флокулянты, стабилизаторы, структураообразователи и др.), сорбентов для селективной и глубокой очистки промышленных стоков, шахтных и питьевых вод, флотоконцентратов.

Очистка газовых выбросов от токсичных (SO₂, H₂S и др.) мелкодисперсных включений методами абсорбции, адсорбции, каталити-ческого окисления. Применение физических методов разделения фаз при очистке аэрозольных систем (дыми, пыли, туманы и т.д.).

Применение гель-технологии в водосбережении и реабилитации почв, мембранных и других технологий в обессоливании почв, грунтов, промышленных оборотных, охлаждающих и питьевых вод.

Структурообразование в почвах и его роль в улучшении их плодородия, борьбе против их водной и ветровой эрозии. Мелиорация засоленных почв, почво-грунтов, песков. Проблема улучшения экологии Аральского региона.

1. 
   Каримов И.А. Узбекистан на пути углубления экономических реформ -Ташкент: «Узбекистан», 1995, 246 с.
   
2. 
   Каримов И.А. Узбекистан на пороге XXI века. Угрозы безопасности, условия и гарантии прогресса - Ташкент: «Узбекистан», 1997, 315 с.
   
3. 
   Каримов И.А. Своё будущее мы строим своими руками - Ташкент: «Узбекистан», 1999, 382 с. '
   
4. 
   Каримов И.А. Наша высшая цель - независимость и процветание родины, свобода и благополучие народа – Ташкент: «Узбекистан», 2000, 512 с.
   
5. 
   Каримов И.А. Высокая духовность - непобедимая сила - Ташкент: Маънавият, 2008, 174 с.
   
6. 
   Каримов И.А. Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана - Ташкент: «Узбекистан» 2009, 47 с.
   

8.Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии, Л.: "Химия", 1984, 376 с.

9. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии, М.: "Химия", 1976, 574 с.

10. Щукин Е.Д., Перцев А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия, М.: МГУ. 1982, 412 с.

11. 
    Фролов ЮГ. Курс коллоидной химии, М.: "Химия", 1980, 326 с.
    

13. 
    Ахмедов К.С., Рахимов Х.Р. Коллоид химия, Ташкент: "Ўқитувчи", 1984, 262 с.
    
14. 
    Успехи коллоидной химии, сб. М.: "Наука", 1973, 362 с.
    
15. 
    Успехи коллоидной химии, сб. Ташкент: "Фан". 1987, 326 с.
    
16. 
    Физико-химические основы применения поверхностно-активных веществ, сб. Ташкент: "ФАН", 1977,315 с.
    

18. 
    Оно С, Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях, М., ИЛ, 1965, 221 с.
    
19. 
    Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания, М.: "Химия", 1976, 281 с.
    
20. 
    Григоров О.Н. Электрокапиллярные явления, Л.: ЛГУ, 1973, 226 с.
    
21. 
    Духин С.С. Дерягин В.В. Электрофорез, М.: "Наука", 1967, 204 с.
    

23. 3онтаг Г.Р.. Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем, М.: "Химия". 1973, 245 с.

24. Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры, Л.:"Химия", 1971, 296с.

25. Тихомиров В.К. Пены, М.: "Химия", 1975, 311 с.

26. Шинода К., Накагава Т., Тамасури Б. Коллоидные поверхностно-активные вещества, М.: "Мир", 1966, 304 с.

27. Измайлова В.Н., Ребиндер П. А, Структурообразование в белковых системах, М.: "Наука", 1966, 289 с.

28. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: «Наука», 1966, 260 с.

29. Дерягин Б.В., Чураев П.В., Муллер В.М. Поверхностные силы, М.: "Наука", 1987, 398с.

30. Ахмедов К.С. и др. Водорастворимые полимеры и их взаимодействие с дисперсными системами, Ташкент:

«ФАН», 1969, 252 с.

31. Арипов Э.А., Нуриев Б.Н. Физико-химическая механика подвижных песков, Ташкент: "ФАН", 1989, 120 с.

32. Арипов Э.А., Орел НА., Аминов С.Н. Гидрофобные взаимодействия в бинарных растворах поверхностно-активных веществ, Ташкент: "ФАН". 1980, 140 с.

33. 
    Хамраев С.С., Артикбаева Х.Ю., Азимбаев С.А., Ахмедов К.С. Накопление и вымывание солей из оструктуренных почв, Ташкент: "ФАН", 1984, 128 с.
    
34. 
    Глекель Ф.Л. Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим, Ташкент: "ФАН", 1975, 197 с.
    
35. 
    Глекель Ф.Л., Копп Р.З., Ахмедов К.С. Регулирование гидратационного структурообразования ПАВ, Ташкент: "ФАН",1986,224.
    
36. 
    Ахмедов К.С., Сатаев И.К. Водорастворимые полиэлектролиты в бурении, Ташкент: "ФАН", 1983, 153 с.
    
37. 
    Русанов А.И., Прохоров В.А. Межфазная тензиометрия, Санкт-Петербург: Химия, 1994. 396 с.
    
38. 
    Поверхностно-активные вещества и моющие средства. / Под. редакцией А.А. Абрамзона, М.Гиперкс, М.: «Наука»,
    
39. 
    1993, 296 с.
    
40. 
    Б.В. Дерягин. Строгая термодинамическая теория смачивания, капиллярного подъема и капиллярной конденсации // Колл. журн., 1993,Т.55, №5, С.58-61.
    
41. 
    В.Ф. Разумов. Бимодальное распределение солюбилизированных молекул в микроэмульсиях // Колл. журн., 1993, Т.55, вып1, 169 с.
    
42. 
    М.Д. Беркович, А.А. Абрамзон Адсорбция ПВС на подвижных границах раздела // Колл. журн. 1993. Т.55, №5, 10-26 с, (обзор).
    
43. 
    В.М. Муллер. Теория обратимой коагуляции // Колл.журн., 1996, №5, С.634-648.
    
44. 
    А.Д. Помогайло, А.С.Розенберг, И.Е. Уфлянда Наночастицы металлов в полимерах, М.: Химия, 2000, 672 с.
    
45. 
    Ф.М. Куни, АЛ. Гринин, А.К. Щекин, А.И. Русанов Термодинамические и кинетические основы теории мицелллообразования и кинетика установления равновесия в мицелярном растворе // Колл. журн., 2001, №2, С.220-228.