Основные величины, используемые для характеристики поверхностных явлений, коллоидных систем, растворов ВМС

Свободная поверхностная энергия	E = σ ∙ S, Дж Е → min	Термодинамическая функция, характеризующая энергию межмолекулярного взаимодействия частиц на поверхности раздела фаз с частицами каждой из контактирующих фаз
Абсолютная адсорбция (удельная)	А = , моль/г	Равновесное количество поглощаемого вещества, приходящееся на единицу поверхности раздела фаз или на единицу массы твердого адсорбента
Относительная адсорбция на подвижной поверхности раздела фаз(уравнение Гиббса)	Г =	Величина, аналогичная абсолютной адсорбции, отражает зависимость между поверхностной концентрацией адсорбируемого вещества и его концентрацией в объёме раствора
Поверхностная активность	, Дж∙ м/моль или Гиббс	Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя
Изотермы адсорбции	Г = Г , (1) Г-величина адсорбции; Г - предельная адсорбция; с- равновесная концентрация адсорбата; а -величина, обратная константе адсорбционного равновесия; Г = kc (2) если n> 1, Г = kcn если n< 1, k и n эмпирические константы Фрейндлиха.	Зависимости между величиной адсорбции и концентрацией раствора при достижении адсорбционного равновесия в условиях постоянной температуры, выражается уравнениями Ленгмюра (1) и Фрейндлиха (2). При адсорбции газов и паров вместо концентрации (с) в уравнениях используется парциальное давление газа или пара (р)
Электрокинетический потенциал	- потенциал (дзета-потенциал)	Потенциал на границе скольжения между адсорбционной и диффузными частями ДЭС мицеллы.

Методические рекомендации к решению типовых задач.

Задача 1. Рассчитайте, пользуясь уравнением Фрейндлиха, сколько органической кислоты может быть поглощено почвой, если в почвенном растворе установилась равновесная концентрация 2, 7ммоль/л. Константы уравнения Фрейндлиха равны: К=4, 5, 1/n=0, 4.

Решение: уравнение Фрейндлиха Г=К× С^1/n, подставим данные задачи: Г=4, 5× С^{0, 4}. Прологарифмируем его: lgГ=lg4, 5+0, 4lgC. Подставим значение С и найдем lgГ по таблице логарифмов:

lgГ = 0, 6532+0, 4lg2, 7=0, 6532+4× 0, 4314=0, 826

По таблице антилогарифмов найдем: Г= 6, 70 ммоль/100г

Задания для индивидуальной самостоятельной работы

 

39. Поверхностное натяжение водного раствора поверхностно-активного вещества с концентрацией 0, 056 моль/л при 293 К равно 4, 33× 10^-2 н/м. Вычислите адсорбцию этого вещества из раствора с концентрацией 0, 028 моль/л.

40. Вычислите длину и площадь молекулы изоамилового спирта, если известна предельная адсорбция Г_¥ = 7, 0× 10^-6 моль/м² (плотность изоамилового спирта равна 0, 81 г/мл).

41. В раствор объемом 60 мл некоторого вещества с концентрацией 0, 440моль/л поместили твердый адсорбент массой 3 г. После достижения адсорбционного равновесия концентрация вещества снизилась до 0, 350 моль/л. Вычислите величину адсорбции.

42. По экспериментальным данным определите константы в уравнении Ленгмюра:

Равновесная концентрация, моль/л: 88, 7; 177, 7; 260, 0.

Адсорбция, ммоль/г: 1, 50; 2, 08; 2, 88.

43. Определите адсорбцию уксусной кислоты на животном угле при 25⁰С, если равновесная молярная концентрация кислоты равна: 0, 062 моль/л и 0, 882 моль/л. Константы: а = 0, 155 моль/кг, 1/n = 0, 42.

44. –52.Что такое адсорбция? Какие виды адсорбции наблюдаются в почвах? Рассчитайте количество уксусной кислоты, адсорбированное 100 г почвы из раствора концентрации “С” (см.таблицу), если в уравнении Фрейндлиха К=9, 5, 1/n=0, 22.

 

№ задачи	С, моль/л
	15, 5
	33, 5
	12, 5

 

Коллоидная химия

Свойства коллоидных систем, их получение

И очистка коллоидов

Ответьте на вопросы:

1. Дайте определение коллоидной химии. Какие науки и где в практике используют ее достижения?

2. В чем проявляется количественное сходство и качественное различие между суспензиями, коллоидными и истинными растворами?

3. Дайте определение понятиям дисперсная система, дисперсная фаза, дисперсионная среда, степень дисперсности.

4. Дайте классификацию дисперсных систем по степени дисперсности, указав гомо- и гетерогенные системы.

5. В чем сходство и в чем различие растворов высокомолекулярных соединений и лиофобных коллоидов?

6. Дайте определение понятию коллоидный раствор, сравните свойства истинных и коллоидных растворов.

7. Кратко опишите основные методы получения коллоидных растворов.

8. Что такое диализ? Ультрафильтрация?

9. Опишите методы очистки коллоидных систем. Подчеркните свойства коллоидных систем, на которых основаны эти методы. Какую роль играет мембрана при диализе коллоидных систем?

10. Почему осмотическое давление коллоидных растворов значительно меньше истинных?

11. Опишите, как образуются коллоидные растворы при дроблении горных пород. Как связаны эти процессы с почвообразованием?

12. Какие оптические явления наблюдаются в коллоидных системах в отличие от истинных растворов?

13. Дайте объяснение эффекту Фарадея - Тиндаля. Как связано это явление с законом рассеяния света Рэлея?

14. В чем сущность закона рассеяния света Рэлея? Как на основе этого закона объясняется световые явления в коллоидных растворах?

15. Объясните сущность нефелометрии. Где применяются нефелометры?

16. Каковы причины существования двойного электрического слоя мицеллы?

17. Возможно ли по реакции двойного обмена образование золя, если исходные вещества взяты в эквивалентном количестве?

18. Что такое термодинамический и электрокинетический потенциал?

19. Какая связь между величиной дзета - потенциалом и устойчивостью коллоидных систем?

20. Назовите силы, действующие между коллоидными частицами.

21. Какие скачки потенциалов выделяют в мицелле?

22. Что такое электрофорез? Как связана величина дзета-потенциала со скоростью электрофореза?

23. Что такое электроосмос? От каких факторов зависит величина электроосмоса?

24. Назовите основные методы получения коллоидных систем. Какова роль стабилизатора?

Задания с выбором ответа

25. Гетерогенная система, в которой дисперсионная среда является газом, дисперсная фаза – жидкостью, называется…

а) гидрозоль; б) аэрозоль;

в) эмульсия; г) суспензия

26. В коллоидном растворе, полученном при взаимодействии силиката калия с избытком серной кислоты, потенциалопределяющим ионом является…

а) сульфат-ион;

б) ион водорода

в) силикат-ион

г) ион калия

27. Как получают суспензии из истинных растворов?

а) диспергированием; б) конденсацией;

б) гранулированием; г) разложением

28. Сенсибилизация - это явление, которое…

а) увеличивает агрегативную устойчивость системы;

б) уменьшает агрегативную устойчивость системы

в) не изменяет агрегативную устойчивость;

г) сначала увеличивают агрегативную устойчивость, затем её уменьшают.

29. Для лиофобных дисперсных систем характерна

а) гомогенность; б) гетерогенность;

в) низкая степень раздробленности дисперсной фазы;

г) термодинамическая устойчивость

30. Лиофильные системы характеризуются:

а) самопроизвольным образованием

б) термодинамической неустойчивостью;

в) гетерогенностью;

г) выраженной межфазной границей.

31. Какая формула мицеллы, соответствует раствору, полученному сливанием равных объемов электролитов 0, 01н KCl и 0, 001н AgNO₃.

а){m [AgCl] n Cl^- (n-x) K⁺} x K⁺

б){m [AgCl] n Ag⁺ (n-x) NO^-₃} x NO₃^-

в){m [KCl] n Cl^- (n-x) K⁺} x K⁺

г){m [AgCl] n Ag⁺ (n-x) Cl^-} x Cl^-

32. Способность дисперсной системы противостоять силе тяжести, называется кинетической или __________ устойчивостью.

а) седиментационной; б) потенциальной;

в) гетерогенной; г) характеристической

33. Метод седиментационного анализа на основе уравнения Стокса позволяет определить______ частиц дисперсной фазы.

а) энергию частиц; б) размер;

в) силу отталкивания; г) силу притяжения

34. Методы получения дисперсных систем, основанные на объединении более мелких частиц в более крупные, называются…

а) конденсационными; б) пептизационными

в) гидродинамическими; г) диспергированием

35. При освещении коллоидного раствора проходящим светом наибольшему рассеиванию подвергаются ___ волны

а) короткие; б) все; в)длинные; г) средние

36. Количественной характеристикой дисперсных систем, которая используется для их классификации, является ____ частиц дисперсной фазы.

а) масса; б) размер; в) форма; г) число

37. Ион, находящегося в избытке вещества обладающей сродством к ядру мицеллы и адсорбирующийся на его поверхности, называется…

а) потенциалопределяющим; б) ядерным

в) дисперсионным; г) коагулирующим

38. Потенциалопределяющим ионом в системе, образующейся согласно уравнению H₂SO_4(изб) + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl, является

a) Н⁺; б) Ва²⁺; в) SO₄^2-; г) Cl^-

39. С помощью метода нефелометрии можно определить ______ коллоидной частицы

а) размер; б) заряд; в) плотность; г) показатель преломления

40. В природе диспергирование веществ, сопровождающееся образованием дисперсных систем, происходит при …

а) землетрясениях; б) фотосинтезе;

в) вулканических извержениях; г) светорассеянии

41. Перемещение частиц дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля называют…

а) электрофорезом; б) электроосмосом;

в) потенциал протекания; г) потенциал седиментации

42. Как называют явление, при котором окраска коллоидных растворов в рассеянном свете (при рассмотрении сбоку) и в проходящем свете неодинакова

а) опалесценция; б) флуоресценция; в) седиментацией; г) коагуляцией

Задания для индивидуальной самостоятельной работы

 

43. -52. Напишите формулы мицелл, полученных сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите название всех слоев мицеллы. Укажите место возникновения дзета-потенциала.

 

№	Электролиты, нормальность
	0, 01н KI	0, 001н AgNO3
	0, 001н KI	0, 01н AgNO3
	0, 1н KCl	0, 001н AgNO3
	0, 001н KCl	0, 01н AgNO3
	0, 03н AgNO3	0, 001н KBr
	0, 001н NaBr	0, 01н AgNO3
	0, 01 LiI	0, 005н AgNO3
	0, 05н AgNO3	0, 001н LiI
	0, 01н RbBr	0, 0005н AgNO3
	0, 0004н RbBr	0, 01н AgNO3

 

53- 62. а) Что такое электрофорез?

б) Как величина скорости электрофореза зависит от величины дзета-потенциала?

в) По данным таблицы вычислить величину дзета-потенциала указанного золя.

№	Дисперсная фаза- Дисперсионная среда	Скорость перемещ. Частиц, см/c	Градиент внешнего поля, В/см (Н)	Диэлетр. Проницае- мость	Вязкость
	Почва-вода	0, 8× 10-4	1, 2		0, 01
	Почва-вода	1, 4× 10-3	3, 2		0, 01
	Свинец-метанол	1, 1× 10-4	3, 1		6, 1 × 10-3
	Кварц-вода	3, 0× 10-3			0, 01
	Сульфид мышьяка-вода	1, 73× 10-3			0, 01
	Золото-вода	2, 2× 10-4			0, 01
	Олово-этанол	1, 8× 10-2		25, 5	0, 012
	Висмут-вода	1, 1× 10-3			0, 01
	Хлорид серебра- Вода	1, 0× 10-3	3, 2		0, 01
	Платина-вода	2, 1× 10-4	1, 4		0, 01

63–66. Каковы условия получения коллоидных растворов? Укажите вещества, которые могут служить стабилизаторами для указанных в таблице коллоидных систем, полученных в результате обменных реакций.

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться: