Контрольная работа по дисциплине

«Коллоидная химия»

для студентов гр. 5228.

Номер варианта соответствует двум последним цифрам зачетной книжки.

Контрольную работу необходимо сдать до начала сессии.

На все вопросы контрольной работы ответить в письменной форме.

Вариант 1

1) Характеристика дисперсной фазы.

2) Фундаментальное уравнение Гиббса. Вывод. Анализ.

3) Понятие об адсорбции. Физическая и химическая. Количественные характеристики.

4) Седиментационный анализ. Оседание частицы в жидкой среде.

5) Поглощение (абсорбция) света. Закон Бугера-Ламберта-Бера.

6) Рассчитать удельную адсорбцию и построить изотерму адсорбции 1,4-бутандиола на поверхности его водных растворов по зависимости σ = f (N) (N – мольная доля растворённого вещества в растворе) при Т = 303 К (табл.). Оценить, в какой мере к поверхностному слою этой системы применима гипотеза монослоя.

Таблица. Поверхностное натяжение водных растворов 1,4-бутандиола при Т = 303 К

N·102	σ·103, Н/м	N·102	σ·103, Н/м	N·102	σ·103, Н/м
0,5 1,0 1,5	67,3 65,0 63,1	2,0 2,5 3,0	61,6 60,4 59,3	3,5 4,0 4,5	58,3 57,7 57,2

7) Рассчитать удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола на его поверхности. Площадь, занимаемая молекулой бензола, S₀ = 49·10^-20 м².

p/р_s 0,024 0,08 0,14 0,20 0,27 0,35 0,46

а·10³, моль/кг 14,9 34,8 47,2 56,8 66,3 79,3 101,0

8) В растворе AgNO₃, концентрация которого с₀ = 1 моль/м³, а объём V = 50 см³, диспергировано 10 г (m) порошкообразного AgCl. В результате адсорбции концентрация ионов серебра понизилась до с₁ = 0,8 моль/м³. Вычислить потенциал плоскости максимального приближения ψ напряжённость , электрического поля Е в ДЭС(при x = δ) и поверхностную плотность заряда q, если удельная поверхность частиц AgCl S = 5,4·10⁴ м²/кг, Т = 293 К.

9) Рассчитать ξ-потенциал и построить график зависимости ξ от диаметра пор диафрагмы из частиц глины в растворе хлорида натрия без учёта поверхностной проводимости и с учётом её по следующим данным:

d·106, м	υ·108, м3/с	χs·102, Ом-1·м-1	d·106, м	υ·108, м3/с	χs·102, Ом-1·м-1
2 6 15	1,2 1,4 1,6	1,65 1,07 0,67	30 75 100	1,8 1,9 2,0	0,27 0,120 0

χ_υ = 2,5·10^-2 Ом^-1·м^-1; I = 1,2·10^-2 А; ε = 81; η = 1·10^-3 Па·с.

10) Рассчитать и построить интегральную и дифференциальную кривые распределения частиц по данным седиментационного анализа суспензии талька в воде: Н = 0,1 м; ρ = 2,7·10³ кг/м³; ρ₀ = 1·10³ кг/м³; m_max = 222 мг = 222·10^-6 кг.

11) Определить потенциал электрического поля в центре зазора между двумя плоскими слабозаряженными поверхностями, находящимися в растворе электролита на расстоянии h друг от друга.

12) Вычислить предельные напряжения сдвига суспензии с жёстким электрическим дипольным моментом частиц μ в сильном электрическом поле.

Рекомендуемая литература

1. С.С. Воюцкий. Курс коллоидной химии. «Химия», 1976 г.

2. М.И. Гельфман, О.В. Ковалевич, В.П.Юстратов. Коллоидная химия. Изд-во «Лань», 2003 г.

3. Ю.Г. Фролов. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсия системы. «Химия», 1989 г.

4. А.Д. Зимон. Коллоидная химия, 2003 г.

Контрольная работа по дисциплине

«Коллоидная химия» для студентов гр. 5228.

Номер варианта соответствует двум последним цифрам зачетной книжки.

Контрольную работу необходимо сдать до начала сессии.

На все вопросы контрольной работы ответить в письменной форме.

Вариант 2

1) Классификация дисперсных систем по частному признаку.

2) Термодинамические основы поверхностных явлений.

3) Природа адсорбционных сил. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра (вывод уравнения).

4) Весовая модификация седиментационного анализа. Метод Вигнера.

5) Оптические методы исследования коллоидных растворов.

6) Вертикально установленная капиллярная трубка с внутренним диаметром d = 3·10² мкм одним концом погружена в жидкость на глубину h = 3 см, а вторым соединена с сосудом, в котором поддерживается избыточное давление. Определить, при каком давлении в сосуде будет происходить отрыв пузырька воздуха от нижнего, погруженного в жидкость конца капилляра. Поверхностное натяжение и плотность жидкости соответственно равны σ = 72·10^-3 Н/м и ρ = 1·10³ кг/м³.

7) Вычислить предельный адсорбционный объём активированного угля БАУ по изотерме адсорбции бензола (табл.). Молярный объём бензола υ_m = 89·10^-6 м³/моль.

Таблица. Изотерма адсорбции бензола на активированном угле БАУ

p/рs	а, моль/кг	p/рs	а, моль/кг	p/рs	а, моль/кг
1,33·10-6 2,13·10-5 1,21·10-4 5,60·10-4	0,50 0,85 1,18 1,55	1,63·10-2 3,77·10-2 9,47·10-2 0,201	2,25 2,39 2,56 2,74	0,327 0,460 0,657 0,847	2,86 3,00 3,19 4,47

8) По значениям удельной адсорбции (γ_i) ионов К⁺ и Cl^- на поверхности керамической диафрагмы при концентрации раствора КCl с = 10 моль/м³ и Т = 293 К вычислить удельную поверхность диафрагмы; γ₊ = 1,9·10^-3 моль/кг и γ_- = -0,8·10^-3 моль/кг.

9) Рассчитать ζ-потенциал кварцевой диафрагмы в растворе хлорида натрия без учёта поверхностной проводимости и с учётом её и построить график зависимости ζ-потенциала от концентрации электролита по следующим данным:

с·10-3, моль/м3	χυ·102, Ом-1·м-1	Uтеч·103, В	α	с·10-3, моль/м3	χυ·102, Ом-1·м-1	Uтеч·103, В	α
0,03 0,1	2,0 4,12	5,05 4,25	3,25 1,5	0,3 1,0	4,48 12,0	3,5 3,3	1,3 1,05

ε = 81; η = 1·10^-3 Па·с; р = 8,6·10³ Па.

10) Рассчитать и построить интегральную и дифференциальную кривые распределения частиц песка в воде. В результате графической обработки седиментационной кривой получены данные, помещённые в табл.; плотность песка ρ = 2,1·10³ кг/м³; плотность воды ρ₀ = 1·10³ кг/м³; высота оседания Н = 0,1 м; вязкость η = 1·10^-3 Па·с.

Таблица. Данные седиментационного анализа суспензии песка в воде

Время оседания для точки, к которой проведена касательная t, мин	Содержание фракции Q, %	Нарастающее суммарное содержание частиц, %	Эквивалентный радиус r·106, м
2 6 10 16 20 25 30	12,9 42,3 17,8 13,3 6,0 5,7 2,0	100 87,1 44,8 27,0 13,7 7,7 2,0	19,0 11,0 8,0 6,6 6,0 5,4 4,9

11) Рассчитать силу электростатического отталкивания плоских поверхностей на единицу их площади при χ = 10⁷ м^-1 и ψ = 5.

12) Вычислить τ_с суспензии магнитно-мягкого и магнитно-жёсткого ферромагнитного материала в магнитном поле и вне магнитного поля.

Рекомендуемая литература

1) С.С. Воюцкий. Курс коллоидной химии. «Химия», 1976 г.

2) М.И. Гельфман, О.В. Ковалевич, В.П.Юстратов. Коллоидная химия. Изд-во «Лань», 2003 г.

3) Ю.Г. Фролов. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсия системы. «Химия», 1989 г.

4) А.Д. Зимон. Коллоидная химия, 2003 г.