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

4) Уравнение Эйнштейна и Смолуховского.

5) Оптические методы исследования коллоидных растворов.

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) 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) Показать, что в равновесном ДЭС концентрация электролита определяется формулой Больцмана.

9) Построить график зависимости потенциала течения от давления для кварцевой диафрагмы в растворе хлорида натрия по следующим данным: р (Па) равно

а) 7,5·10³, б) 15·10³, в) 22,5·10³, г) 30·10³, д) 37,5·10³;

ζ = 60·10^-3 В; ε = 81; η = 1·10^-3 Па·с; χ_υ = 2,0·10^-2 Ом^-1·м^-1; α = 1,5.

10) Рассчитать радиус частиц золя AgCl в воде, если время их оседания в центрифуге составило 10 мин при следующих условиях: исходный уровень h₁ = 0,09 м; конечный уровень h₂ = 0,14 м; плотность дисперсной фазы ρ = 5,6·10³ кг/м³; плотность дисперсионной среды ρ₀ = 1·10³ кг/м³; частота вращения центрифуги u = 1000 об/мин; вязкость η = 1·10^-3 Па·с.

11) Вычислить силу молекулярного взаимодействия плоских частиц плавленого кварца SiO₂ в нитробензоле С₆Н₅NO₂ в диапазоне расстояний h = 10^-9÷10^-7 м.

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 28

1) Дисперсность и реакционная способность веществ. Процессы испарения - конденсации. Процессы растворения. Температуры фазовых переходов. Возможность вступления в химическую реакцию.

2) Поверхностное натяжение. Размерность. Экспериментальные методы определения поверхностного натяжения.

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

4) Где и как проявляется процесс диффузии.

5) Структурно-механические свойства дисперсных систем. Типы структур.

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) По экспериментальным данным сорбции паров воды на активированном угле при Т = 293 К построить кривую капиллярной конденсации. Показать наличие гистерезиса и, используя ветвь десорбции, построить интегральную и дифференциальную кривые распределения пор по радиусам.

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

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

8) Вывести формулу φ = f (r) для сферической слабозаряженной частицы.

9) Рассчитать потенциал седиментации частиц карбоната бария в водном растворе хлорида натрия, если известно, что φ = 0,2; ε = 81; ζ = 40·10^-3 В; ρ-ρ₀ = 2,1·10³ кг/м³; η = 1·10^-3 Па·с; χ_υ = 1·10^-2 Ом^-1·м^-1.

10) Построить седиментационную кривую пигмента кубового желтого в воде по экспериментальным данным седиментации в центробежном поле: частота вращения центрифуги n = 2000 об/мин; вязкость среды η = 1·10^-3 Па·с; плотность дисперсной фазы ρ = 1,3·10³ кг/м³; плотность дисперсионной среды ρ₀ = 1·10³ кг/м³; время центрифугирования t = 180 с; максимальная высота x_max = 6·10^-2 м; максимальная масса выпавшего осадка (после полного оседания) М _max = 63·10^-6 кг; расстояние от оси вращения центрифуги до плоскости наблюдения h₂ = 14·10^-2 м.

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 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.

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 29

1) Гетерогенность коллоидных систем как основное отличие их от молекулярных растворов. Расклинивающее давление.

2) Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Классификация ПАВ (примеры). Поверхностно-инактивные вещества.

3) Теория БЭТ.

4) Осмос. Осмотическое давление. Как определяется осмотическое давление для истинных и коллоидных растворов.

5) Коагуляционные структуры.

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) 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) Рассчитать поверхностную плотность заряда сферической частицы.

9) Рассчитать скорость электрофореза частиц кварца в воде с учётом электрофоретического торможения по следующим данным: ζ = 25·10^-3 В; Е = 3,6·10² В/м; ε = 81; η = 1·10^-3 Па·с; а = 2·10^-8 м; χ = 1,5·10⁸ м^-1.

10) Вычислить среднюю молекулярную массу гемоглобина по опытным данным Сведберга. Седиментационное равновесие наступило через 39 ч при Т = 293 К. Частота вращения центрифуги

n = 8700 об/мин; плотность растворителя ρ₀ = 1,008·10³ кг/м³; удельный объём гемоглобина

υ = 0,749·10^-3 м³/кг. Концентрация гемоглобина с₁ и с₂ на расстояниях h₁ и h₂ от оси вращения ротора центрифуги приведены в таблице:

h2·102, м	h 1·102, м	с2, %	с2, %
4,51 4,21 4,36	4,46 4,16 4,31	0,930 0,437 0,639	0,832 0,398 0,564

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

12) Вычислить τ_с коллоидного раствора магнитного материала в магнитном 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 30

1) Коллоидная химия – наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Размер частиц. Дисперсность. Удельная поверхность.

2) Зависимость поверхностного натяжения от концентрации раствора и от температуры.

3) Теория полимолекулярной адсорбции Поляни.

4) Седиментация. Седиментационная (кинетическая) устойчивость. Поток диффузии и поток седиментации. Уравнение Лапласа.

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

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 и построить интегральную и дифференциальную кривые распределения объёма пор по радиусам по данным порограмм активированного угля (табл.); σ = 470,9·10^-3 Дж/ м²; θ = 142°.

Таблица. Объём (V) вдавливаемой ртути и соответствующие ему значения приведённого давления (р_пр)

№ точки	рпр·10-5, Па	V·10-6, м3/кг	r·1010, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	20,2 40,2 50,2 62,2 74,2 100,2 150,0 200,0 300,0 400,0 500,0 603,0	10,0 51,0 60,5 80,2 100,2 160,0 180,0 185,0 190,0 200,0 201,0 201,0	3700 1850 1480 1190 996 740 494 370 247 185 145 123

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 потенциал течения через кварцевую диафрагму в растворе хлорида натрия, если известно, что скорость электрофореза частиц кварца, образующих диафрагму, в том же растворе без учёта электрофоретического торможения равна 8,0·10^-6 м/с; η = 1·10^-3 Па·с; Е = 3,6·10² В/м; ε = 81; а = 1·10^-8 м; χ = 1,5·10⁸ м^-1; р = 3,5·10³ Па; χ_υ = 1,8·10^-2 Ом^-1·м^-1; α = 1,2.

10) Рассчитать молекулярную массу полиамида в метаноле по опытным данным метода ультрацентрифугирования: константа седиментации при бесконечном разведении раствора S₀ = 1,95; константы уравнения К = 1,86·10^-2; b = 0,47.

11) Построить потенциальную кривую взаимодействия сферических частиц (ε₀₁ = 12, а = 10^-6 м) в водном растворе индифферентного симметричного электролита (z =1) с концентрацией с = 0,52 моль/м³ при Т = 293 К. Электрокинетический потенциал частиц в сильно разбавленном растворе этого электролита, найденный по скорости электрофореза, ζ = 15мВ.

12) Построить реологическую кривую течения γ = γ(τ) псевдопластичной системы по заданным величинам φ_т, δ, а, А, η₀, R, используя приближённый расчёт энергии сцепления частиц.