НАЦIОНАЛЬНА АКАДЕМtЯ НАУК УКРАiНИ
Iнститут БIооргАнItIноi xIMIi тА нАФтохIмIi

ЗАТВЕРДЖЕНОВченою радоюIнституту бiоорганiчноi xiMii танафтохiмii НАН УкраiЪипротокол Jф Двiд<<26 >> 0g 20lr рокуГолова Вченоi радиIнстиryту бiоорганiчноi xiMii таНАН УкраiЪи. НАН УкраiЪи
с_1 Hat}'ro;l tffi

2ZA.I. ВовккlЖч'i;lц+)lЖ.}пронавчальноi дисциплiни(ПоВЕРхНЕВо-АкТиВнI РЕЧоВИНИ :СИНТЕЗ, ВЛАСТИВОСТI, ЗАСТОСУВАННЯ>ГАЛУЗЬ ЗНАНЬСПЕЦIАЛЬНIСТЬ
СПЕЦIАЛIЗАЦIЯ
PIBEHь ОСВIТИприродниц нАуки
102 _ хIмIя
10 _НАФТОХIМIЯ ТА ВУГЛЕХIМIЯ

трЕтIЙ (освIтньо-нАуковиЙ)Киiв - 2017 р.

РОЗРОБНИК ПРОГРАМИ:!октор хiмiчних наук, ст. н. с. Поп Г.С.
Завiдувач вiддiлу IБОНХ НАН Украiни,доктоР хiмiчниХ наук Пат,риЛяк ЛюбоВКазимирiвна&""*l,-'.

Програму затверджено на засiданнi Вченоi радиIнституту бiоорганiчноi xiMii та нафтохiмii НАН Украiниgпротокол

Х!

вiд< 2G > l;zиucttJ1,20|7poKy/-,Вчений секретар'k///Попiльнiченко С.В.

ВСТУП
Програму обов’язкової навчальної дисципліни «Поверхнево-активні
речовини: синтез, властивості, застосування» складено відповідно доосвітньо-професійної програми підготовки «доктор філософії» в галузіприродничих наук за спеціальністю 102 - «Хімія».
Предметом вивчення навчальної дисципліни є засвоєння загальнихзакономірностейпідборусировиниіспрямованогосинтезуПАР,дослідження їх будови і властивостей та встановлення ефективних сфер інапрямків застосування.
Міждисциплінарні зв’язки: Навчальна дисципліна «Поверхневоактивні речовини: синтез, властивості, застосування» згідно з навчальнимпланом належить до циклу дисциплін професійної підготовки, якавикладається на 2 курсі аспірантури, та відноситься до вибіркових курсів
спеціалізації «Нафтохімія і вуглехімія».
Длявивченнякурсу«Поверхнево-активні

речовини:синтез,властивості, застосування» необхідні знання та вміння, набуті аспірантамиз дисциплін «Загальні питання нафтохімії та вуглехімії», «Фізико-хімічні
методи доведення будови органічних речовин».
Матеріал курсу слугує теоретичною основою для формування умінь танавичок, необхідних для оволодіння сучасними теоретичними досягненнями
фізико-хіміїПАР

таекспериментальниминавикамиз

розроблення

ефективних композиційних систем і технологій їх використання врізноманітних напрямках людської діяльності. Значна увага приділенананохіміїтананотехнологіям

узв’язку

зособливостямиперебігу

каталітичних процесів у міцелах, мікроемульсіях і на межі поділу фаз, атакож зі створенням принципово нових препаратів для фармації і медицини,екобезпечних засобів побутового і промислового використання, паливномастильних матеріалів і численних хімреагентів для інтенсифікації іпідвищення видобутку вуглеводневої сировини та інших корисних копалин.

1. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ1.1. Мета навчальної дисципліни:засвоєння сучасних теоретичних досягнень з синтезу і фізико-хімії
ПАР, а також оволодіння експериментальними навиками з розроблення
ефективних поверхнево-активних систем і технологій їх використання длярізноманітних напрямків людської діяльності.
1.2. Основні завдання навчальної дисципліни:Аспіранти одержать нові знання та навики в теоретичній області
фізико-хімії ПАР та у практичному розробленні ефективних поверхневоактивних систем.
Буде детально розглянуто сировину для синтезу ПАР, класифікаціюПАР, способи одержання та основні властивості.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми аспіранти після
засвоєння навчальної дисципліни повинні:Знати:
 основні ознаки і типи ПАР, методи їх синтезу на основі нафтохімічної івідновлювальної сировини; суть процесів, що лежать в основі колоїдно-хімічних і практично
важливихзакономірностейзміни

властивостей

урозчинах,композиційних системах і на межі поділу фаз; вміло і обгрунтовано створювати композиції ПАР з керованими
властивостями для конкретних технологічних систем і процесів.
Вміти:творчокористуватисяздобутимизнаннямиівикористовуватиекспериментальні методи синтезу нанодисперсних речовин і матеріалів,методи визначення їх колоїдних і фізико-хімічних властивостей длярозбудови композиційних систем з наперед визначеними властивостями длярізноманітних напрямків людської діяльності та захисту навколишнього
природного середовища.

У рамках даної дисципліни поглиблюються і розвиваються такікомпетенції: Універсальні компетенції:здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях; набуттягнучкості мислення, відкритого для застосування набутих хімічних знань длявирішення стратегічних та поточних завдань промислового розвитку, а такождля застосування набутих знань у реальній практиці.
Загальнопрофесійні компетенції:здатність самостійно здійснювати науково-дослідницьку діяльність унафтохімії і вуглехімії з використанням сучасних методів дослідження таінформаційно-комунікаційних технологій.
Професійні компетенції:здатність поєднати теоретичні досягнення хімії і фізико-хімії ПАР зекспериментальними навиками з розроблення ефективних композиційних
систем і технологій їх використання в різноманітних напрямках людськоїдіяльності, аналізувати їх результати та узагальнювати у вигляді наукових
статей для провідних профільних журналів; готовність до розробки
навчально-методичної документації для проведення навчального процесу.

2. СТРУКТУРА ТА ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИНа вивчення навчальної дисципліни відводиться 120 годин/4 кредитиECTS.
Модулі дисципліни і види занять.

2

Разом

4Самостійна робота

Поверхнево-активні речовини(ПАР) і дисперсні системи,майбутнє та сьогодення.
Фундаментальні поняття ізакономірності
Синтез ПАР, властивості,одержання поверхневоактивних систем.
Міцелоутворення,емульгування і стабілізація
дисперсних систем.

Семінарські1Лекції

Розділ дисципліниВсього аудиторних№Кількістькредитів
ECTSЗагальний обсягОбсяг навчальної роботи, год

3166-

2589

24

16865

120

30

22890

Вид
підсумкового
контролю

ІспитНавчальна дисципліна містить два кредитні модулі:МОДУЛЬ 1. Поверхнево-активні речовини (ПАР) і дисперсні
системи, майбутнє та сьогодення. Фундаментальні поняття ізакономірності
Тема 1. Поверхнево-активні речовини (ПАР) і дисперсні системи,майбутнє та сьогодення. Нафтохімічна і відновлювальна сировина длявиробництва ПАР в контексті сталого розвитку. Поверхнева активність.
Поверхнево-активні речовини. Характеристика, класифікація, типи ПАР.
Дисперсні системи: класифікація та способи одержання. Відновлювальнірослинні і тваринні продукти олеохімічного виробництва. Розроблення схемибезвідходного виробництва олеохімічних матеріалів різного технологічного
призначення на основі олієжирової сировини та побічних продуктів від їхвиробництва.

Тема 2. Промислові та препаративні методи синтезу ПАР.
Промислові та препаративні методи синтезу ПАР на базі нафтохімічної таолеохімічної сировини, їх загальні й відмінні характеристики, а також
технологічні, економічні та екологічні переваги. Синтез сировини длявиробництва ПАР: жирні кислоти, аміни, спирти, низькомолекулярні аміни,олефіни, алкілбензоли, алкілфеноли, вуглеводи, оксиди алкенів, матеріали наоснові кремнію, а також олії, тваринні жири і фосфоліпіди та їх численніпохідні.
Тема 3. Поверхневі явища і поверхнево-активні речовини та зв’язаніз ними фундаментальні поняття і закономірності. Загальна
характеристика поверхні. Поверхневий натяг. Ліофільність і ліофобність.
Класифікація поверхневих явищ. Термодинамічні функції поверхневогонатягу. Повна поверхнева енергія. Парахор. Правило Антонова. Капілярнийтиск. Формула Лапласа. Змочування і розтікання. Крайовий кут змочування.
Флотація. Термодинамічна реакційна здатність і дисперсність.
МОДУЛЬ 2. Синтез ПАР, властивості, одержання поверхневоактивних систем. Міцелоутворення, емульгування і стабілізаціядисперсних систем.
Тема 4. Вихідна сировина і синтез ПАР. Сировинні ресурси длясинтезу ПАР нафтохімічного і органічного синтезу. Неіоногенні ПАР:алкоксилати, алканоламіди, складні естери жирних кислот і сорбіту, ПАР наоснові цукрів, алкілглюкоаміди. Аніонні ПАР: солі карбонових кислот,карбоксильованіетоксілати,алкілбензолсульфонати,альфаолефінсульфонати,алкансульфонати,алкілнафталінсульфонати,сульфоровані складні естери жирних кислот, сульфосукцинати, складніестери фосфорної кислоти, сульфати і естеросульфати. Катіонні ПАР:четвертинні ПАР, амінооксиди. Амфотерні ПАР. ПАР на основі кремнію.
Фтормісні ПАР.
Тема 5. Властивості ПАР у розчинах і дисперсних системах.
Міцелоутворення і адсорбція ПАР. Колоїдно-хімічні властивості ПАР урозчинах і дисперсних системах. Міцелоутворення ПАР. Прямі і зворотніміцели. Термодинаміка міцелоутворення ПАР. Будова і структура міцел ПАР.
Поліморфізм міцел. Явища солюбілізації, зв’язування і міцелярного каталізу.
Адсорбція ПАР. Основні поняття та визначення. Теорія мономолекулярної
адсорбції Ленгмюра. Рівняння адсорбції Фрейндліха. Теорія полімолекулярної адсорбції Поляни. Фундаментальне рівняння адсорбції Гіббса.

Рівняння Шишковского. Молекулярна адсорбція. Іонна адсорбція.
Іонообмінна адсорбція.
Тема 6. Емульгування і стабілізація дисперсних систем у зв’язку зприродою і будовою ПАР, вплив зовнішніх чинників. Емульгування.
Флокуляція. Коалесценція. Відстоювання (розшарування). Емульсійна
полімеризація. Солюбілізація міцел. Гідрофільних-ліпофільний баланс ПАР.
Залежність типу і стійкості дисперсних систем від співвідношення водної тавуглеводневої фаз. Вплив ПАР, співПАР, мінеральних солей, додатків навластивості та стабільність дисперсних систем.
Тема 7. Створення міцелярних і мікроемульсійних систем та синтезв них нанодисперсних речовин. Мікроемульсії на основі іоногенних ПАР –вплив емульгаторів-стабілізаторів на тип і стійкість емульсійних систем вширокому діапазоні співвідношень водної і олійної фаз. Мікроемульсійнісистеми на основі алканоламідів та продуктів оксиетилювання кислот олій.
Дослідження впливу гідрофільно-ліпофільного балансу неіоногенних
емульгаторів-стабілізаторів, температури, мінералізації та природи олійної
фази на тип і стійкість мікроемульсій. Солюбілізація реагентів в міцелярних
розчинах та її вплив на швидкість і рівновагу хімічних реакцій. Кінетичні
закономірності перебігу реакцій в мікроемульсіях за участі водорозчинних
іонних та молекулярних газоподібних реагентів. Синтез ультрадисперсних
речовин в інвертних мікроемульсіях та дослідження їх властивостей.
Тема 8. Критична концентрація міцелоутворення і міжфазний натяг.
Різновиди ПАР і значенняїх ККМ. Вимірювання ККМ. ККМ гомологічнихрядів. Вплив сольового ефекту на ККМ. Поверхневий і міжфазний натяг,методи їх вимірювання. Розчинність ПАР: точка Крафта, точка помутніння.
Тема 9. Особливості розробки поверхнево-активних систем на основі
відновлювальної рослинної сировини та колоїдно-хімічні важелі
керування їх властивостями. Аналіз шляхів і методів синтезу ПАР наоснові відновлювальної рослинної сировини. Базові склади і приготування
екологічно безпечних поверхнево-активних систем. Властивості дисперсних
систем на основі продуктів перетворення олій і фосфатидів та важелікерування ними. Залежність стійкості емульсій від співвідношення вищихжирних кислот олій з етаноламінами. Вплив природи і концентрації ПАР навластивості і стійкість інвертних емульсій. Залежність колоїдно-хімічних
властивостей емульсій від співвідношення фаз ―вода/вуглеводень‖.
Тема 10. Синтез, властивості і використання ПАР, створення
поверхнево-активних систем та їх застосування в побуті і народному
господарстві. Узагальнення експериментальних даних та результатів
теоретичних досліджень в області синтезу речовин і матеріалів шляхом

хімічних перетворень у колоїдних системах. Синтез ПАР з вираженими
кислотними чи основними властивостями та створення з їх використанням
міцелярних і мікроемульсійних систем. Дослідження міцелярно-каталітичної
активності синтезованих ПАР в реакціях трансформації біоліпідів тапродуктів їх хімічного перетворення. Мікроемульсійний синтез
ультрадисперсних речовин та дослідження їх каталітичного впливу вреакціях алкоголізу біоліпідів і естерифікації вищих жирних кислот.
Розроблення нових композиційних систем на основі олеохімічних ПАР іультрадисперсних речовин, визначення їх властивостей та галузей
використання.
3. РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1.

2.

3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

11.

12.
13.

Холмберг К. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водних
растворах [Электронный ресурс] / К. Холмберг, Б. Йѐнссон, Б.
Кронберг, Б. Линдман ; пер. с англ. — 3-е изд. (эл.). —М. : БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2015 — 535 с.
Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ,применение /К.Р. Ланге; поднауч. ред. Л.П. Зайченко. — СПб.:Профессия.– 2007. — 240 с.
Миттел К. Мицелообразование, солюбилизация и микроэмульсии. – М.:Мир, 1980. – 598 с.
Абрамзон А. А., Гаевой Г. М. (ред.) Поверхностно-активные вещества.
— Л.: Химия, 1979. — 376 с.
Абрамзон А. А. Поверхностно-активные вещества. Свойства иприменение, 2 изд., Л.: Химия, 1981.
Плетнев М. Ю. (ред.) Поверхностно-активные вещества и композиции.
Справочник. — М.: ИД "Косметика и медицина", 2002. — 752 с.
Шварц А., Перри Дж., Берч Дж., Поверхностноактивные вещества имоющие средства, пер. с англ., М.:Мир, 1960.
Таубман А.Б., Маркина З.Н. Физико-химические основы применения
поверхностно-активных веществ, Ташкент, 1977.
Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М., Мир, 1979.
Практикум по технологи косметических средств. Коллоидная химия
поверхностно-активных веществ и полимеров. Ред. В. Кима и А.С.
Гродского. М., Изд-во Топ-книга, 2003.
Ребиндер П. А. Избранные труды. Поверхностные явления вдисперсных системах. Физико-химическая механика дисперсных
систем. М., 1979.
Сумм Б. Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания ирастекания. М.:Химия, 1976Зимон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание.-М.: Химия,1974.

14.
15.

16.

17.

18.
19.

Волков В. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез и свойства. М., 1989.
Поп Г.С. Оливорозчинні емульгатори-стабілізатори на базі вищихжирних кислот олій для нафтогазової галузі (Огляд)/ Г.С. Поп, Ю.С.
Бодачівський, О.Є. Донець//Нафтогазова галузь України.–2014, №5.–
С.32-38.
Поп Г.С., Бодачівська Л.Ю. Синтез і властивості поверхнево-активнихречовин на базі вищих жирних кислот і продуктів їх хімічноїтрансформації (Огляд)// Катализ и нефтехимия. – 2012, №20.- С.22-34.
Паниди И.С., Толстых Л.И., Трофимов В.А. Химическая технологияорганических веществ. Ч.2. Химия и технология производства
поверхностно-активных веществ. Лабораторный практикум. – М.: РГУнефти и газаим. И.М.Губкина, 2010. – 78 с.
Инструментальные методы анализа функциональных
группорганических соединений, пер. с англ., М.:Мир, 1974, 232 с.
Петров Н. А. Синтез анионных и катионных ПАВ для применения внефтяной промышленности / Н.А Петров, В.М. Юрьев, А.И. Хисаева:Учеб. пособие/ УГНТУ. – Уфа, 2008. – 54 с.
Додаткова література1.
2.
3.

4.
5.

6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.

Фролов Ю.Г. "Курс коллоидной химии: Поверхностные явления идисперсные системы" М.:Химия.– 2004, 3-е изд., 465 с.
Фридрихсберг Д.А. "Курс коллоидной химии" Л.:Химия 1984, 2-е изд.,369 с.
Балезин С.А., Ерофеев Е.Е., Подобаев Н.И. Основы физической иколлоидной химии: Учеб. пособ. для студ. биол.-хим. фак. пед. ин-тов –М.: Просвещение, 1975. – 398 с.
Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1975. – 512 с.
Усков І.О. Колоїдна хімія з основами фізичних хімії
високомолекулярних сполук:Підручник/ І.О.Усков, Б.В.Єременко,С.С.Пелышенко, В.В.Нижник. – К.: Вища шк., 1995. – 142 с.
Овчаренко Ф.Д. Світ непомічених гігантів (колоїди)/ Ф.Д.Овчаренко,О.Л.Алексєєв. – К.: Рад. шк., 1981. – 102 с.
Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоиднаяхимия. М.: Агар, 2001.
Сафиева Р.З. Физико химия нефти. Физико-химические основытехнологии переработки нефти. М.: Химия, 1998, – 448 с.
Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – СПб: Химия, С.Петербургское отделение,1995.
Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. – М.:Высшая школа, 1992.
Гельфман М.И., Ковалевич И.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия.
СПб.: Изд-во «Лань», 2003.
Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. Ред. Ю.Г.
Фролова и А.С. Гродского, М., Химия, 1986.

13.

14.

15.
16.
17.
18.
19.

Назаров В.В. Практикум и задачник по коллоидной химии.
Поверхностные явления и дисперсне системы: уч. Пос. для вузов. М:ИКЦ «Академкнига», 2007.
Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент иприменение: Справочник /Подред.В.М. Школьникова – М.: Техинформ,1999.–596 с.
Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. акад. Ю.Д.Третьякова. М.:Физматлит, 2008.
Ратнер М., Ратнер Д. Нанотехнология. Простоеобъяснение очередной
гениальной идеи. М.: Вильямс, 2007.
Лалаянц И.Э. Нанохимия. Химия (ИД «Первоесентября»), 2002, № 46,c.1
Раков Э.Г. Химия и нанотехнология: две точки зрения. Химия (ИД«Первоесентября»), 2004, № 36, c. 29.
Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. М., 2005.
4. ФОРМА ПІДСУМКОВОГО КОНТРОЛЮ УСПІШНОСТІНАВЧАННЯ: Іспит.
5. ЗАСОБИ ДІАГНОСТИКИ УСПІШНОСТІ НАВЧАННЯ:Діагностика успішності навчання аспірантів під час проведеннялекційних занять: виконання контрольних робіт; усне опитування.
Діагностика успішності навчання аспірантів під час проведення
практичних занять: усне опитування; участь в обговоренні дискусійних питань.
Діагностика успішності навчання аспірантів під час виконання
індивідуальних завдань:усні доповіді або усне опитування.