- •ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
- •В. Н. Матвеенко
- •Назаров В.В.
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ПРЕДМЕТ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- •2.1.1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.1.2. Полная поверхностная энергия
- •2.2. Адсорбция и поверхностное натяжение
- •2.2.1. Адсорбция, основные определения
- •2.2.2. Метод избыточных величин и адсорбционное уравнение Гиббса
- •2.3. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
- •2.3.1. Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
- •2.4. Дисперсность и термодинамические свойства тел
- •2.4.1. Влияние дисперсности на внутреннее давление
- •2.4.2. Капиллярные явления. Уравнение Жюрена
- •2.5. Энергетика диспергирования и конденсации
- •3.2. Адсорбция на однородной поверхности
- •3.2.2. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
- •3.3. Адсорбция на пористых материалах
- •3.3.1. Теория капиллярной конденсации
- •3.3.2. Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
- •4. АДСОРБЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
- •4.3. Ионообменная адсорбция
- •5. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •5.1.1. Седиментация в гравитационном и центробежном полях
- •5.1.2. Седиментационный анализ
- •5.4. Оптические свойства дисперсных систем
- •6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ
- •6.2. Влияние электролитов на ДЭС. Перезарядка поверхности
- •6.3. Формулы ДЭС (строение мицелл)
- •6.4. Электрокинетические явления
- •7. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •7.2. Лиофильные дисперсные системы
- •7.2.1. Классификация и общая характеристика ПАВ
- •7.2.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация
- •7.2.3. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)
- •7.3. Лиофобные дисперсные системы
- •7.3.1. Факторы устойчивости лиофобных систем
- •7.3.3. Быстрая коагуляция. Уравнение Смолуховского
- •7.3.4. Электролитная коагуляция
- •8. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •8.2. Моделирование реологических свойств
- •8.3. Классификация дисперсных систем по реологическим свойствам
- •ОТВЕТЫ
- •2.1.1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.2. Адсорбция и поверхностное натяжение
- •2.2.1. Адсорбция, основные определения
- •2.3. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
- •2.3.1. Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
- •2.4. Дисперсность и термодинамические свойства тел
- •2.4.1. Влияние дисперсности на внутреннее давление
- •3.1. Межмолекулярные взаимодействия при адсорбции
- •3.2. Адсорбция на однородной поверхности
- •3.2.2. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
- •3.3. Адсорбция на пористых материалах
- •3.3.1. Теория капиллярной конденсации
- •3.3.2. Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
- •1.3. Ионообменная адсорбция
- •5. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •5.1. Седиментация и седиментационный анализ
- •5.1.1. Седиментация в гравитационном и центробежном полях
- •5.1.2. Седиментационный анализ
- •5.2. Броуновское движение, закон Эйнштейна-Смолуховского
- •5.3. Седиментационно-диффузионное равновесие
- •5.4. Оптические свойства дисперсных систем
- •6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ
- •6.1. Образование и строение двойного электрического слоя (ДЭС)
- •6.2. Влияние электролитов на ДЭС. Перезарядка поверхности
- •6.3. Формулы ДЭС (строение мицелл)
- •6.4. Электрокинетические явления
- •7. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •7.1. Седиментационная и агрегативная устойчивость
- •7.2. Лиофильные дисперсные системы
- •7.2.1. Классификация и общая характеристика ПАВ
- •7.2.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация
- •7.2.3. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)
- •7.3. Лиофобные дисперсные системы
- •7.3.1. Факторы устойчивости лиофобных систем
- •7.3.3. Быстрая коагуляция. Уравнение Смолуховского
- •7.3.4. Электролитная коагуляция
- •8. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •8.1. Механизм структурообразования в дисперсных системах
- •8.2. Моделирование реологических свойств
- •8.3. Классификация дисперсных систем по реологическим свойствам
- •Учебное издание
12. Выберите правильные варианты зависимостей гиббсовской адсорбции Г и поверхностного натяжения от концентрации с, характерные для водных растворов поверхностно-активных веществ:
А) Г |
Б) Г |
В) |
|
Г) |
|
|
H O |
|
H O |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
с |
|
|
|
с |
|
с |
с |
13. Выберите правильные варианты зависимостей гиббсовской адсорбции Г и поверхностного натяжения от концентрации с, характерные для водных растворов неорганических электролитов.
А) Г |
Б) Г |
В) |
Г) |
|
|
H O |
H O |
|
|
2 |
2 |
|
|
с |
|
|
с |
с |
с |
|
|
2.3.Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
2.3.1.Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
1.Явление, обусловленное межмолекулярным взаимодействием находящихся в контакте двух конденсированных фаз разной природы, называют:
А) адсорбцией; Б) адгезией; В) смачиванием; Г) когезией.
2. Работа, затрачиваемая на обратимый разрыв тела и отнесённая к единице площади сечения, представляет собой работу:
А) адсорбции; Б) адгезии; В) смачивания; Г) когезии.
3. Работа, затрачиваемая на обратимый разрыв межмолекулярных связей между двумя находящимися в контакте фазами разной природы, представляет собой работу:
А) адгезии; Б) смачивания; В) когезии; Г) десорбции.
18
4. Работа адгезии (Wа) между жидкой и твёрдой фазами равна:
А) т-г + ж-г; |
Б) |
т-г + ж-г + т-ж; |
|
|
|
т-ж – т-г – ж-г, |
|
В) |
т-г + ж-г – т-ж; |
Г) |
где т-г – поверхностное натяжение на границе твёрдой и газовой фаз; т-ж
– поверхностное натяжение на границе твёрдой и жидкой фаз; ж-г – поверхностное натяжение на границе жидкой и газовой фаз.
5. Условие взаимного растворения двух контактирующих фаз состоит в том, что работа адгезии Wа :
|
|
А) Wк |
Wк |
2 |
; |
Б) Wк |
1 |
Wк |
; |
В) 2(Wк Wк ) ; |
||||||||
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Wк |
Wк |
|
|
Wк |
Wк |
|||||
|
|
Г) 2(W W ) ; |
Д) |
|
|
1 |
2 |
|
; |
Е) |
|
1 |
2 |
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
к |
к |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Wк |
и Wк – работа когезии 1 и 2-й фаз соответственно. |
|
|
|
||||||||||||||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6. Выберите правильное неравенство для работы когезии Wк двух жидко- |
||||||||||||||||||
стей при одной и той же температуре: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
А) Wк(анилин) > Wк(вода); |
|
|
Б) Wк(вода) > Wк(ртуть); |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Г) Wк(вода) < Wк(бензол). |
|
|
|||||||||||
|
|
В) |
Wк(ртуть) < Wк(алмаз); |
|
|
|
|
|||||||||||
7. Выберите правильное неравенство для работы адгезии Wа |
при взаимо- |
действии воды и бензола с поверхностью различных тел при одной и той же температуре (фторопласт – неполярный полимер).
А) Wа(вода-фторопласт) > Wа(бензол-фторопласт);
Б) Wа(вода-фторопласт) > Wа(вода-кварц);
В) Wа(вода-кварц) > Wа(вода-графит).
8. Работа адгезии Wa между двумя несмешивающимися жидкостями равна:
А) аж1-г – аж2-г – аж1-ж2 |
Б) аж1-г – аж2-г + аж1-ж2 |
|
|
|
|
В) аж1-г + аж2-г + аж1-ж2 |
Г) |
аж1-г + аж2-г – аж1-ж2, |
где аж1-г – поверхностное натяжение первой жидкости на границе с газом,
аж2-г – поверхностное натяжение второй жидкости на границе с газом, аж1-
ж2 – межфазное натяжение.
19
2.3.2.Краевой угол, уравнения Юнга и Дюпре-Юнга
1.Выберите рисунок, на котором правильно показан краевой угол .
А ) |
Б) |
|
В) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г) |
|
Д) |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Поверхность называют лиофильной, если краевой угол : |
|
|||
|
|
А) 1800; |
Б) 900; |
В) 900; |
Г) = 900. |
3. |
Поверхность называют лиофобной, если краевой угол : |
|
|||
|
|
А) = 900; |
Б) 900; |
В) 900; |
Г) = 00. |
4. Согласно уравнению Юнга косинус краевого угла (угла смачивания) cos равен:
А) т-г – ( т-ж+ ж-г); |
Б) т-г – ( т-ж– ж-г); |
||||
В) ( т-г – т-ж) ж-г; |
|
|
ат-г – ат-ж |
, |
|
Г) |
|||||
|
|
||||
|
|
|
аж-г |
где i-j – поверхностное натяжение на границе i-й и j-й фаз.
5. Выберите правильное неравенство для косинусов краевых углов cos при смачивании водой и бензолом поверхностей различных тел при одной и той же температуре (фторопласт – неполярный полимер):
А) cos вода-графит > cos вода-кварц;
Б) cos вода-фторопласт > cos бензол-фторопласт;
В) cos вода-кварц > cos вода-фторопласт.
6. Согласно уравнению Дюпре-Юнга работа адгезии Wа равна: |
||||||||
А) Wк cos0 ; |
|
Wк |
1 cos0 ; |
В) 2W (1 cos0) |
||||
Б) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Г) 2Wк (1 |
cos0) ; |
Д) Wк1 cos0 , |
||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
где Wк – работа когезии; – краевой угол.
20
7. На приведённой зависимости изотермы смачивания точке инверсии со- |
|||||||
ответствует точка: |
|
|
|
|
|
||
|
|
сos |
|
1 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
с |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
( – краевой угол; с – концентрация ПАВ). |
|
||||||
А) 4; |
Б) 3; |
В) 2; |
|
Г) 1. |
|
||
8. На приведённой зависимости изотермы смачивания лиофильной поверх- |
|||||||
ности соответствует участок изотермы смачивания: |
|||||||
|
|
сos |
|
1 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
с |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
( – краевой угол; с – концентрация ПАВ). |
|
||||||
А) От 1 до 2; |
Б) От 1 до 3; |
В) От 1 до 4; |
Г) От 2 до 4. |
||||
9. На приведённой зависимости изотермы смачивания лиофобной поверх- |
|||||||
ности соответствует участок изотермы смачивания: |
|||||||
|
|
сos |
|
1 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
с |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
( – краевой угол; с – концентрация ПАВ). |
|
||||||
А) от 1 до 4; |
Б) от 1 до 2; |
В) от 2 до 3; |
Г) от 2 до 4. |
||||
10. Работа когезии жидкости равна работе адгезии между ней и смачивае- |
|||||||
мой поверхностью при значении краевого угла равном: |
|||||||
А) 00; |
|
Б) 900; |
|
|
В) 1800; |
Г) 2700. |
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
11. Работа адгезии жидкости к смачиваемой поверхности равна работе когезии самой жидкости, когда:
А) = 900; Б) = 1800; В) cos = 0; Г) cos = 1,
где – краевой угол.
12. Для того чтобы улучшить смачиваемость поверхности, необходимо:
А) уменьшить работу адгезии и увеличить работу когезии смачивающей жидкости;
Б) увеличить работу когезии смачивающей жидкости, не изменяя работу адгезии;
В) уменьшить работу адгезии, не изменяя работу когезии смачивающей жидкости;
Г) увеличить работу адгезии и уменьшить работу когезии смачи-
вающей жидкости.
13. Жидкость растекается по поверхности, когда:
А) работа адгезии жидкости к поверхности равна нулю; Б) работа адгезии жидкости к поверхности меньше работы когезии
самой жидкости;
В) работа адгезии жидкости к поверхности больше или равна рабо-
те когезии самой жидкости; Г) косинус краевого угла равен нулю.
14. Условию растекания жидкости по поверхности твердого тела соответствует неравенство:
|
|
|
Wк |
0, |
|||
А) Wа + Wк 0; |
Б) |
Wа – Wк 0; |
В) Wа – 2Wк 0; Г) Wа – |
|
|||
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
где Wа – работа адгезии; Wк – работа когезии жидкости.
15. Условию растекания жидкости по поверхности твёрдого тела соответствует неравенство:
А) т-г+ т-ж– ж-г 0; |
Б) т-г – т-ж – ж-г < 0; |
|
В) т-г – т-ж + ж-г 0; |
|
|
Г) |
т-г – т-ж – ж-г 0, |
где т-г – поверхностное натяжение на границе твёрдой и газовой фаз; т-ж
– поверхностное натяжение на границе твёрдой и жидкой фаз; ж-г – поверхностное натяжение на границе жидкой и газовой фаз.
22
16. Коэффициент растекания по Гаркинсу f равен: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Wк ; |
|
|
Б) Wа |
|
2Wк ; |
В) Wа |
|
Wк ; |
|||
|
|
А) |
W |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
W |
Wк |
|
|
Wа |
|
Wк |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Г) |
; |
|
Д) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
, |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
где Wк – работа когезии жидкости; Wа – работа адгезии между жидкой и |
||||||||||||||||
твёрдой фазами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
17. Коэффициент растекания по Гаркинсу f |
равен: |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
Б) т-г – ( т-ж– ж-г); |
|
|
||||||||||
|
А) |
т-г – ( т-ж+ ж-г); |
|
|
|
|
||||||||||
|
В) ж-г(1+ cos ); |
|
|
|
Г) т-г – ( т-ж– ж-гcos ), |
|
где т-г – поверхностное натяжение на границе между твёрдой и газовой фазами; т-ж – поверхностное натяжение на границе твёрдой и жидкой фаз;
ж-г – поверхностное натяжение на границе жидкой и газовой фаз. 18. Смачивание количественно характеризуется:
А) Wа (работой адгезии); |
Б) Wк (работой когезии); |
||
|
|
cos ; |
|
В) |
(краевым углом); |
Г) |
Д) ж-г (поверхностным натяжением на границе между жидкой и газовой фазами);
Е) т-г (поверхностным натяжением на границе между твёрдой и га-
зовой фазами). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
19. Какие равенства не реализуются на практике при нанесении капли |
|
|
|
||||||||||||||||
жидкости на смачиваемую поверхность? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
= 0; |
|
|
|
= 1800; |
|
|
В) cos = 0; |
|
|
|
|
|
||||
|
А) |
|
Б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
cos = –1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Г) |
Д) |
|
Wа = 0; |
|
|
Е) Wа = Wк. , |
|
|
|
|
|
|||||||
где Wа – работа адгезии между жидкостью и поверхностью смачиваемого |
|||||||||||||||||||
ею тела; Wк – работа когезии смачивающей жидкости; – краевой угол. |
|
|
|
||||||||||||||||
20. Выберите правильные условия: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Если = 0, то Wа = 2 ж-г; |
|
|
Если = 900, то Wа = ж-г; |
|
|
|
|||||||||
|
|
А) |
|
|
Б) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
В) |
Если = 1800, то Wа = 2Wк; |
|
Г) Если cos = 0, то Wа = |
аж-г |
; |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Если cos = 1, то Wа = Wк; |
Е) Если cos = – 1, то Wа |
= |
Wк |
|
, |
|||||||||||
|
|
Д) |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
23
где Wа – работа адгезии между жидкостью и поверхностью смачиваемого ею тела; Wк – работа когезии смачивающей жидкости; ж-г – поверхност-
ное натяжение на границе жидкой и газовой фаз; – краевой угол.
21.Использование поверхностно-активных веществ при смачивании водой поверхностей неполярных тел:
А) увеличивает косинус краевого угла; Б) уменьшает косинус краевого угла; В) увеличивает работу когезии воды; Г) увеличивает краевой угол; Д) уменьшает работу когезии воды; Е) уменьшает краевой угол.
22.Какие неравенства реализуются при смачивании лиофильной поверх-
ности? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А) cos < 0; |
|
|
1 W |
к Wа |
|
|
0 < < 900; |
Д) 900 < < 1800, |
||
Б) |
cos > 0; |
В) |
; |
Г) |
||||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
где Wк – работа когезии смачивающей жидкости; Wа – работа адгезии между жидкостью и поверхностью смачиваемого ею тела; – краевой угол.
23. Коэффициент растекания по Гаркинсу f равен:
А) т-г – т-ж; |
Б) т-г – ( т-ж – ж-г); |
В) |
т-г – ( т-ж + ж-г); |
|||||
Г) |
Wа |
|
|
|
|
|
||
; |
Д) |
Wа – Wк; |
Е) Wа + Wк, |
|||||
|
|
|
||||||
|
Wк |
|||||||
|
|
|
|
|
|
где Wк – работа когезии смачивающей жидкости; Wа – работа адгезии между жидкостью и поверхностью смачиваемого ею тела; т-г – поверх-
ностное натяжение на границе твёрдой фазы с газом; т-ж – поверхностное натяжение на границе твёрдой и жидкой фаз; ж-г – поверхностное натя-
жение на границе жидкой и газовой фаз.
24. В соответствии с уравнением Дюпре-Юнга работа адгезии между жидкостью и смачиваемым ею телом Wа равна:
|
Wк cos0 ; |
|
1 + cos0 |
|
В) Wк (1 + cos ); |
||||
А) |
Б) |
W |
; |
||||||
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 ж гcos ; |
Д) ж гcos ; |
|
|
|
||||
Г) |
|
|
Е) |
ж г(1 + cos ). |
24