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 3

1) Классификация дисперсных систем по общему признаку.

2) Энергетический и силовой аспекты поверхностного натяжения.

3) Теория полимолекулярной адсорбции Поляни.

4) Устойчивость дисперсных систем. Два вида устойчивости дисперсных систем.

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

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) 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) 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) В опыте Сведберга из общего числа наблюдений, равного 518, одна частица в микрообъёме поля зрения микроскопа наблюдалась 168 раз; среднее число частиц ν = 1,545. Рассчитать теоретическую вероятность появления одной частицы и сравнить с экспериментальным результатом.

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) 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 4

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

2) Поверхностные явления как результат самопроизвольного уменьшения поверхности раздела фаз.

3) Теория БЭТ

4) Коагуляция. Скрытая и явная. Правила коагуляции.

5) Коагуляционные структуры.

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) Рассчитат 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) 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) 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 концентрацию дисперсной фазы, при которой в дисперсной системе начнётся стеснённая коагуляция. Об этой системе известно, что в сильно разбавленном состоянии (φ → 0) она коагулирует при с_кр = 50 моль/м³, а = 10^-7 м, концентрация симметричного электролита (z =1) в водной дисперсионной среде с = 10^-2 моль/м³, ψ = 30мВ.

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.

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 5

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

2) Поверхностные явления как результат уменьшения поверхностного натяжения.

3) Химическая адсорбция. Теплота адсорбция. Интегральная и дифференциальная теплота адсорбции.

4) Кинетика коагуляции электролитами. Скорость и степень коагуляции.

5) Конденсационно-кристаллизационные 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 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) 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) Какое центробежное ускорение должна иметь центрифуга, чтобы вызвать оседание частиц радиусом r = 5·10^-8 м и плотность ρ = 3·10³ кг/м³ в среде с плотностью ρ₀ = 1·10³ кг/м³ и вязкостью

η = 1·10^-3 Па·с при Т = 300 К?

11) Металлическая частица сферической формы ( а = 10^-6 м) за счёт силы тяжести оседает в водном растворе электролита (z =1) на плоскую горизонтально расположенную металлическую пластину. Построить потенциальную кривую взаимодействия этих объектов и определить равновесное расстояние между ними, если с = 0,23 моль/м³, Т = 293 К, ψ = 30мВ, плотность среды ρ₀ = 1·10³ кг/м³, а металла ρ = 6·10³ кг/м³.

12) Построить график зависимости объёмной скорости течения υ от давления Р для пластичной системы с заданными параметрами τ_с и трубы (капилляра) известного радиуса R и длины L.

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 6

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

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

3) Скорость адсорбции.

4) Теория устойчивости и коагуляции лиофобных дисперсных систем. Теория ДЛФО. Электростатические силы отталкивания. Ван-дер-Ваальсовы силы притяжения.

5) Свободнодисперсные системы. Законы Ньютона, Пуазейля, Эйнштейна. Жидкообразные структурированные системы.

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 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) 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 и сравнить время оседания частиц в гравитационном и центробежном полях при следующих условиях: радиус частиц r = 10^-7 м; плотность дисперсной фазы ρ = 3·10³ кг/м³; плотность дисперсионной среды ρ₀ = 1·10³ кг/м³; вязкость η = 1·10^-3 Па·с; высота оседания Н = 0,1 м; центробежное ускорение ω²h = 200g.

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

12) Как зависит от давления Р радиус квазитвёрдого ядра течения пластичной системы в круглой трубе радиуса R и длиной L?

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.