Вариант 24

1) Какая дисперсность характерна для коллоидных систем? Что такое монодисперсная и олидисперсная коллоидная система?

2) Термодинамические основы поверхностных явлений.

3) Явления смачивания. Смачивание и краевой угол. Уравнение Юнга.

4) Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Броуновское движение.

Количественные меры перемещения частиц. Уравнение Эйнштейна и Смолуховского.

5) Определение электрокинетического потенциала: электрофоретические методы и электроосмотические методы.

6) Стеклянная пластина размером 20×20×0,1 мм подвешена к кварцевой пружине с коэффициентом жёсткости (коэффициентом пропорциональности между силой, необходимой для растяжения пружины, и удлинением пружины) k = 1,43 Н/м. Грань пластины 20×0,1 мм горизонтальна. При соприкосновении с жидкостью пластина втягивается в неё на глубину h = 2 мм. Определить поверхностное натяжение жидкости, если её плотность ρ = 1·10³ кг/м³, а краевой угол θ = 0°.

7) Рассчитать удельную поверхность активированного угля по данным адсорбции паров воды при

Т = 293 К; υ_m = 18·10^-3 м³/моль, σ = 72,5·10^-3 Дж/ м².

p/р_s 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 0,98

а_адс·10³, моль/кг 3,75 5,3 6,2 8,75 10,4 12,5 13,4

а_дес·10³, моль/кг 3,75 7,0 7,9 10,0 11,5 13,0 13,4

8) Вычислить значения потенциала в окрестности частицы цилиндрической формы радиусом a = 1·10^-8 м при ψ = 30 мВ, z = 1, Т = 293 К и концентрации электролита с₀ = 0,93 моль/м³.

9) Рассчитать массу осадка, полученного на цилиндрическом электроде при электрофорезе водной суспензии карбоната стронция. Длина электрода l = 2·10^-2 м; радиус внутреннего электрода r₂ = 1·10^-3 м; радиус наружного электрода r₁ = 24·10^-3 м; ζ = 35·10^-3 В; напряжение на электродах U = 15В;

с₀ = 0,7·10³ кг/м³; η = 1·10^-3 Па·с; с_m = 0,7·10³ кг/м³; ε = 81; t = 20с.

10) Рассчитать и сравнить скорость оседания частиц в гравитационном и центробежном полях при следующих условиях: радиус частиц r = 1·10^-7 м; плотность дисперсной фазы ρ = 2·10³ кг/м³; плотность дисперсионной среды ρ₀ = 1·10³ кг/м³; вязкость η = 1·10^-3 Па·с; центробежное ускорение ω²h = 200g.

11) Определить расстояние h₁, соответствующее потенциальному и силовому барьерам на кривых взаимодействия частиц для слабозаряженных поверхностей.

12) Какова может быть кажущаяся величина гистерезиса угла смачивания, обусловленная наличием предела текучести у жидкости? Как влияют геометрические размеры капиллярной системы на результат?

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 25

1) Характеристика дисперсной фазы.

2) Энергетический и силовой аспекты поверхностного натяжения.

3) Как определяется краевой угол. Практическое значение смачивания.

4) Диффузия. I и II законы диффузии. Удельный поток диффузии.

5) Оптические свойства дисперсных систем. Рассеяние света (опалесценция). Диаграммы Ми. Уравнение Рэлея (анализ).

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.