Микроэмульсии—это многокомпонентные многофазные растворы, содержащие несмешивающиеся компоненты, такие как масло и вода, а также некоторое количество поверхностно-активных веществ, неорганических солей и др. Будучи пространственно однородными на макроскопических масштабах (эти растворы часто прозрачны), микроэмульсии обладают внутренней микроструктурой. Изучению микроструктуры этих растворов на молекулярном и надмолекулярном уровнях как раз и посвящена предлагаемая книга.
Наличие микрогетерогенности сближает микроэмульсии с хорошо изученными мицеллярными растворами и лиотропными жидкими кристаллами, для которых также характерна специфическая надмолекулярная организация, обусловленная свойствами образующих их амфифильных веществ. Однако надмолекулярная организация микроэмульсионных систем обладает целым рядом специфических особенностей. С некоторым упрощением о микроэмульсиях можно говорить как о системах, в которых между микрообластями с различным составом спонтанно возникают развитые поверхности раздела. Термодинамически это возможно из-за ультранизкого поверхностного натяжения между областями. Для фазовых диаграмм таких систем характерно большое число критических точек; в их окрестности наблюдается критические явления.
Круг вопросов, затронутых в книге, чрезвычайно широк. Это и общие термодинамические концепции, предложенные для описания микроструктурированных растворов, в частности приближение псевдофаз (гл. 1), структура фазовых диаграмм таких систем (гл. 2) и свойства микроэмульсий, мицеллярных жидкокристаллических растворов в неводных средах (гл. 3). Большое внимание уделено неравновесным процессам в микроэмульсиях (гл. 5 и 6), в частности,
экспериментальным методам измерения коэффициентов переноса и скоростей обмена в многокомпонентных растворах. Рассмотрено явление ультранизкого поверхностного натяжения между фазами в микроэмульсионных системах (гл. 7), которое наиболее интересно с точки зрения применения микроэмульсий в процессах добычи нефти. Основные физические модели гидродинамических процессов, происходящих в пластах при вытеснении нефти водой (капиллярные явления в порах, микроэмульсионное разжижение нефти и др.) рассмотрены в гл. 8 книги.
Для работы над монографией редакторам книги - проф. С. Е. Фрибергу, работающему в настоящее время в США, и проф. П. Боторелю из Франции удалось привлечь коллектив авторов (в основном из французских и скандинавских лабораторий), активно работающих в области исследования микроэмульсий. И читатель имеет возможность получить информацию из первых рук. Индивидуальность авторов, естественно, наложила отпечаток на отбор и изложение материала, однако в целом монография отражает точку зрения на рассматриваемые вопросы, сложившуюся на протяжении последних лет в скандинавской и французской школах физики и физико-химии растворов поверхностно-активных веществ.
Литература на русском языке, в которой можно было бы найти изложение физики микроэмульсий и, более широко, современной физики растворов амф'ифильных молекул, очень бедна. А между тем за последнее десятилетие исследования в области надмолекулярной организации растворов продвинулись далеко вперед. Обозначились новые перспективные области применения надмолекулярных структур, в частности, в технологии производства интегральных схем, сенсоров (метод Ленгмюра—Блоджетт), в создании новых активных сред для устройств квантовой электроники (мицеллярные растворы красителей) и др. Можно надеяться, что предлагаемая книга позволит читателям войти в круг идей и методов этой бурно развивающейся области молекулярной физики.
Перевод выполнили П. И. Белобров (гл. 1-4) и Е. Б. Левченко (предисловие, гл. 5 - 8).
П. И. Белобров Е. Б. Левченко
ПРЕДИСЛОВИЕ
Исследование микроэмульсий прошло уже несколько этапов. Сразу после открытия Шульмана, который получил микроэмульсии при добавлении поверхностно - активного вещества к макроэмульсии, основное внимание было сосредоточено на изучении межфазной свободной энергии.
Позднее исследователи из скандинавских лабораторий получили микроэмульсии из мицеллярных растворов. Успеху этих работ способствовало тщательное изучение ассоциированных структур амфифилов, выполненное Экваллом с сотрудниками. Именно в этот период была осознана важность представления данных с помощью фазовых диаграмм и прояснилась связь между микроэмульсиями и анизотропными структурами, обладающими дальним порядком.
На современном этапе исследований объем сведений как по структуре, так и по динамике микроэмульсий быстро растет. И уже стало ясно, что структурно микроэмульсии связаны, с одной стороны, с растворами, проявляющими критическое поведение, а с другой, - с лиотропными жидкими кристаллами, т.е. структурами, обладающими дальним порядком. Оба этих аспекта были независимо выяснены исследователями из французских лабораторий и спектроскопической группой в Лунде.
Понимание микроэмульсий уже достигло такого уровня, который позволяет описать их в одной книге. К работе над ней нам удалось привлечь выдающихся специалистов в различных разделах этой области исследований, и мы полагаем, что предлагаемая книга не только явится современным введением в микроэмульсии, но и послужит также основой для будущего развития этой области.
Стиг Е. Фриберг Пьер Боторель
ОГЛАВЛЕНИЕ
От переводчиков о
Предисловие 7
1. ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ И ПСЕВДОФАЗЫ. Ж- Биэ, Б. Клэн, П. Лаланн 8
1.1. Введение 8
1.2. Модель псевдофаз 12
1.3. Фазовые диаграммы в пространстве псевдофаз 26
1.4. Обобщение модели псевдофаз на изучение распределения солей в системах типа II по Уинзору 35
1.5. Теоретические и экспериментальные исследования давления
пара 44
1.6. Заключение 51 Литература 52
2. ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА И КРИТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ 4-КОМПО-
НЕНТНЫХ МИКРОЭМУЛЬСИОННЫХ СИСТЕМ. А.-М. Беллок, Д. Ру 55
2.1. Введение 55
2.2. Фазовая диаграмма 57
2.3. Представление фазовых диаграмм в пространстве полевых
переменных 81
2.4. Заключительные замечания по фазовой диаграмме 92
2.5. Критическое поведение 94
2.6. Заключение 115 Литература 116
3. НЕВОДНЫЕ МИКРОЭМУЛЬСИИ. С. Фриберг, Ю.-Ч. Лянь 120
3.1. Введение - 120
3.2. Мицеллярные растворы 122
3.3. Лиотропные жидкие кристаллы 124
3.4. Микроэмульсии 128 Литература 135
4. НЕИОННИКИ. Дж. Рави 138
4.1. Неионные амфифилы 138
4.2. Фазовое поведение 142
4.3. 3- и 4-компонентные системы 150
4.4. Структурные аспекты 160
4.5. Заключение 169 Литература 170
5. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ДИФФУЗИЯ В МИКРОЭМУЛЬСИЯХ. Б. Линдман,
П. Стильбе 177
5.1. Введение 177
5.2. Принципы, вытекающие из поведения самодиффузии
в простых системах ПАВ 182
5.3. Методы измерения диффузии 189
5.4. Закономерности самодиффузии микроэмульсионных систем
и их структурные особенности 201
5.5. Заключение 223 Литература 223
6. ДИНАМИКА МИКРОЭМУЛЬСИЙ. Р. Зана, Ж- Лап 228
6.1. Введение 228
6.2. Внутренние движения в молекулах компонентов
микроэмульсии 230 6.3 Обмен компонентами микроэмульсий между различными
средами 233
6.4. Динамика межфазной пленки, разделяющей масло и воду 238
6.5. Динамика процессов с участием микроэмульсионных
капель 240
Литература 252
7. НИЗКОЕ МЕЖФАЗНОЕ НАТЯЖЕНИЕ В МИКРОЭМУЛЬСИЯХ.
Д. Ланжезен 257
7.1. Введение 257
7.2. Экспериментальные методы 259
7.3. Результаты, полученные на модельных системах 262
7.4. Теоретические предсказания 282
7.5. Заключение 287 Литература 287
8. ДОБЫЧА НЕФТИ И МИКРОЭМУЛЬСИИ. П. Неожи 291
8.1. Введение 291
8.2. Модели 294
8.3. Капиллярность 301
8.4. Микроэмульсионное заводнение 305 Литература 312
Цена: 150руб.
