Решение: Среднеквадратичный сдвиг частицы Dср за промежуток времени t определяется по закону Эйнштейна – Смолуховского:

Dср2=2Dt

Коэффициент диффузии D рассчитывается по уравнению Эйнштейна

D=kT/6phr

D=1,38×10-23×293/6×3,14×10-3×50×10-9 = 4,29×10-12 м2/с.

Тогда среднеквадратичный сдвиг частицы составит:

Dср=Ö2Dt=Ö2 × 4,29×10-12 × 10=9,26×10-6 м=9,26 мкм.

7. На основе опытных данных, полученных при изучении адсорбции углем бензойной кислоты из раствора ее в бензоле при 250С, определить графически константы К и 1/n в уравнении Фрейндлиха:

Равновесная концентрация

С×103, кмоль/м3

0,006

0,025

0,053

0,118

Адсорбция х/m×103, кмоль/кг

0,44

0,78

1,04

1,44

Решение: Эмпирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха выражает зависимость адсорбции от равновесной концентрации

х/m=К×С1/n

Для определения констант необходимо построить логарифмическую изотерму адсорбции

lg х/m = lg К + 1/n lg С.

На графике получают прямую, не проходящую через начало координат. На оси ординат прямая отсекает отрезок численно равный lg К. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс численно равен 1/n. Для построения графика находим логарифмы:

lg С	-1,6021	-0,9281	-0,3565	+0,0170
lg х/m	-2,2218	-1,2757	-0,1079	+0,1584

График логарифмической изотермы адсорбции строится в координатах:

lg х/m - lg С

lg х/m

lg С

Из графика видно, что lg К=0,53, следовательно, К=3,4; tg j =1/n =0,4; n = 2,5.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

8. Определить молекулярную массу М синтетического каучука, если известно, что характеристическая вязкость его раствора в хлороформе [h] =0,0215, константы уравнения Марка – Хаувинка К=1,85×10-5 и a=0,56.

Решение: Для нахождения М используем уравнение Марка – Хаувинка

[h]=КМa

Перед тем как приступать к решению задачи, проводим логарифмирование уравнения Марка – Хаувинка:

lg [h] = lg К + a lg М

и только после этого решим его относительно lg М, а затем подставим данные задачи:

lg М = (lg [h] - lg К)/ a = (lg 0,0215 - lg 1,85×10-5)/0,56 = 5,4771

Следовательно, М=3×105=300000.

9. При 293 К и концентрации пропионовой кислоты С=0,1 кмоль/м3 коэффициенты уравнения Шишковского а=12,8×10-3, в=7,16. Определить адсорбцию Г и поверхностную активность ds/dС.

Решение: Из уравнения Ленгмюра Г=Г¥ вС/(1+вС), где Г¥=а/RT находим

Г=а/RT×вС/(1+вС)=(12,8×10-3/(8,314×10-3×293))×7,16×0,1/(1+7,16×0,1)=2,19×10-3 кмоль/м2, или 2,19 моль/м2.

Согласно уравнению Г=-(С/RT)×(ds/dС)

ds/dС=ГRT/С=2,19×10-3×8,314×10-3×293 / 0,1=5,33×10-2 Дж×м/кмоль, или 53,3 мДж×м/кмоль

10. При достаточно медленном введении вещества КI в разбавленный раствор вещества AgNO3 возможно образование гидрозоля вещества AgI. Напишите формулу мицелл и укажите знак электрического заряда коллоидных частиц этого золя. Какое из рекомендованных веществ является наиболее экономичным коагулятором этого золя?

Коагулятор: NaF, Ca(NO3)2, K2SO4.

Решение: Если в раствор AgNO3 постепенно при интенсивном перемешивании вливать раствор КI, то осадок иодида серебра формируется в присутствии ионов Ag+, NO3- и К+ (ионы I - в этих условиях сразу же связываются в AgI и поэтому в системе отсутствуют). В таких условиях на поверхности кристаллов m(AgI) будут адсорбироваться согласно правилу Панета – Фаянса ионы Ag+. В результате образуются ядра коллоидных частиц, несущие в среднем по n положительных электрических зарядов, поступивших с ионами Ag+ (потенциалопределяющие ионы); [mAgI n Ag+]n+.

Под действием сил электростатического взаимодействия из раствора к ядрам притягиваются в среднем по (n - х) присутствующих в системе противоионов NO3- (ионы, знак электрических зарядов которых противоположен знаку зарядов ядер. В итоге образуются положительно заряженные коллоидные частицы: {[m AgI n Ag+]n+(n - х) NO3-}х+.

Средний заряд х коллоидных частиц равен алгебраической сумме электрических зарядов потенциалопределяющих ионов и противоионов, входящих в состав этих частиц: х = n - (n - х).

Наряду с силами электростатического взаимодействия, в дисперсной системе действуют и силы диффузии. Вследствие этого часть противоионов NO3- остается в растворе и обладает свободой движения. Совместно с этими свободными противоионами NO3- коллоидные частицы составляют так называемые мицеллы, средний состав которых можно описать формулой:

(1) {[m AgI n Ag+]n+(n - х) NO3-}х+ х NO3-}. Если изменить условия формирования осадка иодида серебра: раствор AgNO3 вливать в раствор KI, то процесс будет идти в присутствии ионов K+, I - и NO3- (ионы Ag+ в этих условиях сразу же связываются в AgI и поэтому в системе отсутствуют). Это влечет за собой изменение знака электрических зарядов ядер коллоидных частиц и приводит к изменению знака электрических зарядов самих коллоидных частиц. Наряду с этим изменится и средний состав мицелл:

(2) {[m AgI n I-]n-(n - х) K+}х - х K+}.

Как следует из вышеизложенного, в любом случае мицеллы электронейтральны. Они как бы представляют собой структурные единицы коллоидной системы.

Коагулирующее действие оказывают лишь те ионы электролита, знак электрического заряда которых противоположен знаку заряда коллоидных частиц рассматриваемой дисперсной системы. Эти ионы называются ионами-коагуляторами, а электролит, в состав которого они входят – электролитом-коагулятором. Для (1) ионами коагуляторами являются F-, NO3-, SO42-, а для (2) – Na+, Ca2+, K+. По правилу Шульце – Гарди: коагулирующее действие тем сильнее, чем выше заряд иона – коагулятора, поэтому более экономичным коагулятором в первом случае будет ион SO42-, а во втором - Ca2+.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

Школа естественных наук ДВФУ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы»

Специальность — 240403.65 Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов

г. Владивосток

2012

Тестовые вопросы для оценки знаний студентов:

Обведите кружком номер правильного ответа

1. Дисперсные системы состоят из

1) двух дисперсных фаз

2) двух дисперсных сред

3) дисперсной фазы и дисперсионной среды

2. Дисперсная фаза является

1) раздробленной

2) нераздробленной

3. Дисперсные системы

1) гомогенны

2) гетерогенны

4. Дисперсность – величина, обратная

1) размеру частиц

2) удельной поверхности

3) объему частиц

5. Удельная поверхность Sуд – это межфазная поверхность (S1,2), приходящаяся на единицу

1) поперечного размера частиц дисперсной фазы (d) или их массы (m)

2) объема дисперсной фазы (V) или ее массы (m)

3) поперечного размера частиц дисперсной фазы (d) или объема дисперсной фазы (V)

6. зависимость Удельной поверхности сферических частиц от дисперсности

1) Sуд=6D/r

2) Sуд=r/6D

3) Sуд=6Dr

7. Единица измерения удельной поверхности

1) м2/кг

2) м/с

3) м/с2

4) моль/л

8. класс дисперсных систем, к которому можно отнести дисперсную систему, если размер частиц дисперсной фазы равен 10-6 м

1) высокодисперсные

2) среднедисперсные

3) грубодисперсные

9. Лиофобные дисперсные системы термодинамически

1) устойчивы

2) неустойчивы

10. величина поверхностного натяжения σ – это энергия, расчитанная на единицу

1) массы

2) поверхности раздела фаз

3) длины контура

11. взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой в лиофобных дисперсных системах являются

1) слабыми

2) сильными

12. дисперсные системы, образование которых отвечает условию T∆S>∆H, называются

1) лиофильными

2) лиофобными

13. значения межфазового поверхностного натяжения для лиофильных дисперсных систем

1) низкие

2) высокие

14. краевой угол q смачивания лиофильной поверхности удовлетворяет условию

1) 0 < q < 900

2) 900 < q < 1800

3) q = 900

4) q = 00

15. Поверхностное натяжение (σ) равно силе, стремящейся уменьшить поверхность раздела и отнесенной к единице …….. контура, ограничивающего поверхность

1) площади

2) объема

3) длины

16. схема образования поверхностного натяжения σ на примере трех молекул, расположенных на поверхности раздела фаз жидкость – газ

1) 1

2) 2

3) 3

17. Единица измерения поверхностного натяжения

1) кал/моль

2) Дж/м

3) н/м

4) н/м2

18. Поверхностно-активные вещества межфазовое поверхностное натяжение

1) снижают

2) увеличивают

3) никак не меняют

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Основные порталы (построено редакторами)