- IN MEMORIAM -
Юрий Яковлевич Фиалков
«Двойные жидкие системы»
Двойные жидкие системы Двойные жидкие системы

В монографии рассматриваются общие вопросы физико-химического исследования и основные методы физико-химического анализа жидких систем и концентрированных растворов. Приводится классификация методов физико-химического анализа жидких систем и излагаются основные принципы применения методов к исследованию химических процессов, протекающих в растворах.

Рассмотрено применение объема, рефракции, спектров поглощения, диэлектрической проницаемости, вязкости, поверхностного натяжения, электропроводности, а также температурных коэффициентов в качестве исходных свойств для методов физико-химического анализа. Отдельная глава посвящена количественным методам исследования двойных жидких систем.

Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников, занимающихся исследованием растворов и разработкой технологических процессов в концентрированных средах.

Полный текст — в разделе «книги»
* * *

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 5

Глава I

Общие положения 9
Краткий очерк истории развития исследований в области двойных жидких систем 9
Основные понятия 14
Геометрия диаграмм двойных жидких систем 31
Основные свойства химических диаграмм двойных жидких систем 37

Глава II

Методы физико-химического анализа двойных жидких систем 55
Объемные свойства 58
Рефракция 68
Спектры поглощения 79
Диэлектрическая проницаемость и полярные свойства 88
Вязкость 107
Поверхностное натяжение 127
Электропроводность 131
Температурные коэффициенты свойств двойных жидких систем 158
Сравнительная характеристика методов физико-химического анализа двойных систем 171

Глава III

Количественный физико-химический анализ двойных жидких систем 175
Диаграмма свойство—состав как функция степени химического взаимодействия в двойных жидких системах 176
Количественный физико-химический анализ двойных жидких систем с аддатационным взаимодействием 186
Количественный физико-химический анализ двойных жидких систем с обменным взаимодействием 191
Специальные методы определения степени взаимодействия в двойных жидких системах 199
Литература 205

* * *

Памяти отца

ПРЕДИСЛОВИЕ

Подавляющее большинство реакций, известных современной химии, протекает в жидкой фазе — в растворах или расплавах. Поэтому исследование закономерностей химического взаимодействия в значительной мере сводится к изучению жидкой фазы.

В каждой отрасли науки идеальным считается путь, ведущий от познания более простых явлений, объектов, закономерностей — к познанию более сложных. Исходя из этого очевидного положения, следовало бы считать, что исследование химического взаимодействия в жидкой фазе должно идти от изучения однокомпонентных систем (индивидуальных жидкостей) к изучению двухкомпонентных (двойных), трехкомпонентных (тройных) систем и т. д.

Таким образом, исследование двойных систем должно быть одним из первых этапов в изучении жидкой фазы. Однако достаточно даже беглого обзора литературы, посвященной химии и физической химии растворов, чтобы убедиться: трехкомпонентные системы изучены намного лучше — и по числу теоретических обобщений, и по количеству исследованных объектов — чем двойные системы. В самом деле, взаимодействие двух веществ, растворенных в каком-либо растворителе, едва ли не самый распространенный объект исследования в химии. Громадный экспериментальный материал по взаимодействию между какими-либо двумя веществами, накопленный современной химией, был получен именно изучением этих реакций в растворах (большей частью — водных), т. е. фактически исследовались тройные системы.

В разделе теории растворов, посвященном двойным системам, более или менее подробно разработаны лишь вопросы, относящиеся к разбавленным растворам одного компонента в другом, который в данном случае следует принять за второй компонент системы. Однако эти работы, значительно способствовавшие развитию теории растворов, даже в малой степени не исчерпывают теоретические и экспериментальные проблемы двойных систем.

Действительно, область химической диаграммы двойной системы, соответствующая образованию химического соединения (0,3—0,7 мольной доли одного из компонентов), относится к концентрированному состоянию. Как известно, к таким концентрациям неприменимы методы, основанные на законе Рауля. Еще ниже верхняя концентрационная граница применимости теорий сильных электролитов.

С этим связано отставание теоретических разработок в области двойных жидких систем. Нарушение принципа постепенного развития не могло не сказаться на общем состоянии теории растворов. Действительно, недостаточная разработка методов исследования двойных систем является существенным тормозом в познании тройных и многокомпонентных систем, так как нельзя сколько-нибудь точно описать поведение, например, тройной системы, если неизвестны характеристики составляющих ее двойных систем. Вот почему развитие раздела теории растворов, изучающего двойные системы, является одним из обязательных условий развития теории растворов вообще.

Принципиальная невозможность перенесения на двойные системы методов исследования многокомпонентных систем и разбавленных растворов обусловливает своеобразие постановки и решения многих вопросов теории двойных жидких систем. Необычными здесь — с позиций методов исследования разбавленных растворов — являются и приемы, которыми пользуются для изучения концентрированного состояния, и подход к изучению химических равновесий.

Впрочем, большинство методов исследования двойных жидких систем заключается в изучении изменений свойств системы, наступающих с изменением концентрации, т. е. входит в тот круг методов, которые обычно объединяются под названием физико-химического анализа. Вот почему успехи в исследовании двойных жидких систем связаны с развитием физико-химического анализа.

Все многообразие задач, решаемых физико-химическим анализом, можно свести к постановке и решению трех основных проблем:

1. Установление факта химического взаимодействия между компонентами системы.
2. Определение состава соединения (соединений), образующегося в системе.
3. Определение выхода (константы равновесия) продукта взаимодействия, образующегося в системе.

Работы последнего десятилетия привели к существенным успехам в области физико-химического анализа двойных жидких систем. По сравнению с предшествующим периодом развития этого раздела теории растворов резко возросло число теоретических обобщений, касающихся как общих вопросов анализа двойных жидких систем, так и различных методов физико-химического анализа вообще; значительно увеличилось и число изученных двойных жидких систем.

Однако до сих пор в химической литературе не появилось обобщения, специально посвященного двойным жидким системам. Поэтому автор поставил перед собой задачу осветить в этой книге, по возможности, общие проблемы, а также важнейшие из методов физико-химического анализа двойных жидких систем.

Физико-химический анализ включает рассмотрение как гетерогенных (твердая фаза — жидкость, жидкость — пар, твердая фаза — пар), так и гомогенных равновесий. В этой книге будут рассматриваться исключительно гомогенные жидкофазные равновесия. Такое ограничение вызвано в первую очередь тем, что гетерогенным равновесиям, где одна из фаз является жидкой, посвящена обширная монографическая литература. Книга же, специально посвященная гомогенным равновесиям и физико-химическому анализу жидкой фазы двойных систем, появляется впервые.

Книга состоит из трех разделов. Первый из них посвящен общим вопросам физико-химического анализа двойных жидких систем. Во втором разделе описываются основные методы физико-химического анализа. Из множества методов автор выбрал лишь те, которые разработаны в такой степени, что могут служить самостоятельными методами исследования. Впрочем, в объеме материала, отведенного каждому из методов, быть может, сказались личные интересы автора и его участие в разработке некоторых из них.

Третий раздел посвящен вопросам количественного физико-химического анализа двойных жидких систем.

В разработке ряда общих вопросов и методов физико-химического анализа двойных жидких систем, описанных в этой книге, самое непосредственное участие принимали сотрудники кафедры физической и коллоидной химии Киевского ордена Ленина политехнического института Ю. Я. Боровиков, А. П. Гринюк, А. Н. Житомирский, В. С. Жихарев, Ю. А. Тарасенко, Г. Н. Фенерли, С. Н. Холодникова, В. А. Цендровская, О. В. Чвирук, А. В. Яковлева, Г. И. Янчук, которым автор приносит свою глубокую благодарность.

Автор с признательностью вспоминает полезные обсуждения многих вопросов, затронутых в этой книге, проведенные им совместно с О. К. Кудрой и В. В. Удовенко.

Автор с благодарностью примет все замечания об этой первой попытке обобщить вопросы, относящиеся к различным областям исследования двойных жидких систем.

Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: Киев, 4, Пушкинская, 28, издательство «Техніка».

* * *
Непроверенный текст книги, полученный с помощью системы оптического распознавания символов (OCR)