Контрольная работа по поверхностным явлениям и дисперсным системам для студентов направления подготовки 240700-62 Биотехнология. Профиль – Технология лекарственных препаратов (заочная).
Раздел 1. Термодинамика поверхностных явлений.
1. Особенности дисперсных систем. Свободная поверхностная энергия. Поверхностное натяжение.
2. Схема классификации поверхностных явлений.
3. Поверхностная активность и факторы, влияющие на поверхностную активность.
4. Методы получения дисперсных систем.
5. Поверхностное явление – смачивание. Краевой угол смачивания. Уравнение Юнга.
6. Поверхностное явление - адгезия. Взаимосвязь работы адгезии и краевого угла смачивания.
7. Применение процессов смачивания и адгезии в природе и технике.
8. Адсорбция. Абсолютная и избыточная адсорбция.
9. Адсорбция на границе жидкость – газ. Фундаментальное уравнение Гиббса.
10. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра.
11. Теория полимолекулярной адсорбции: БЭТ, Поляни.
12. Адсорбция ПАВ на границе раздела жидкость – газ. Строение адсорбционного слоя.
13. Строение поверхностно-активных веществ (ПАВ). Классификация веществ по поверхностной активности. Гидрофильно-липофильный баланс. (ГЛБ).
14. Изменение поверхностной активности в гомологическом ряду ПАВ. Правило Дюкло-Траубе.
15. Влияние концентрации ПАВ на поверхностное натяжение раствора. Уравнение Шишковского.
16. Влияние концентрации ПАВ на адсорбцию и предельную адсорбцию.
17. Особенности адсорбции на границе раздела твердая поверхность – газ, твердая поверхность – жидкость.
18. Классификация твердых адсорбентов, требования, предъявляемые к ним. Правило подбора адсорбентов.
19. Капиллярные явления. Уравнение Лапласа. Капиллярная конденсация. Уравнение Томпсона.
20. Уравнение адсорбции Фрейндлиха, его анализ.
21. Адсорбция электролитов на твердых адсорбентах. Какова природа адсорбционных сил в этом случае?
Раздел 2. Коллоидное состояние.
1. Возникновение заряда на поверхности раздела фаз. Уравнение Липпмана.
2. Механизм возникновения заряда на межфазной поверхности и двойного электрического слоя (ДЭС).
3. Современные представления о строении ДЭС. Строение мицеллы.
4. Влияние электролитов, pH и других факторов на величину электрического и электрокинетического потенциалов.
5. Электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос.
6. Электрокинетические явления: потенциал протекания, потенциал оседания.
7. Скорость электрофореза. Электрокинетический и релаксационный эффект.
8. Получение коллоидных растворов методами конденсации. Метастабильное состояние, критический зародыш новой фазы.
9. Пептизация, методы пептизации.
10. Обратимые переходы молекулярных растворов ПАВ в коллоидные. Критическая концентрация мицеллообразования. Диффузиофорез и капиллярный осмос.
11. Правила получения устойчивого коллоидного раствора при химической конденсации.
12. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды.
13. Получение дисперсных систем методом дробления.
14. Строение мицелл ПАВ в растворителях различной полярности.
15. Промышленные способы получения дисперсных систем.
16. Солюбилизация. Моющее действие ПАВ.
17. Физико-химический механизм диспергирования, роль среды, адсорбционное понижение прочности.
18. Практическое применение электрокинетических явлений.
19. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов.
20. Диффузия в коллоидных растворах. Коэффициент диффузии. Седиментационно-диффузное равновесие.
Раздел 3. Устойчивость дисперсных систем. Оптические явления в дисперсных системах.
1. Термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости.
2. Седиментационная устойчивость дисперсных систем.
3. Агрегативная устойчивость с точки зрения теории ДЛФО, анализ потенциальных кривых.
4. Коагуляция гидрофобных золей, этапы коагуляции, порог коагуляции.
5. Правила коагуляции электролитами. Правило Шульце-Гарди.
6. Мицеллообразование в дисперсных системах. Концентрационная коагуляция.
7. Нейтрализационная коагуляция. Взаимная коагуляция.
8. Кинетика быстрой коагуляции по Смолуховскому.
9. Кинетика медленной коагуляции.
10. Влияние ВМС и ПАВ на устойчивость коллоидных систем.
11. Очистка дисперсных систем от примесей. Диализ и электродиализ.
12. Очистка дисперсных систем от примесей. Ультрафильтрация. Обратный осмос.
13. Оптические свойства коллоидных растворов. Светорассеяние. Уравнение Релея.
14. Поглощение света в коллоидных растворах. Уравнение Ламберта-Бера.
15. Оптические методы исследования дисперсных систем.
16. Реологические свойства дисперсных систем. Напряжение, деформация, скорость деформации. Релаксация напряжений и деформаций, время релаксации.
17. Вязкость дисперсных систем. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Пластичность.
18. Структура дисперсных систем, структурирование, виды структур. Условия перехода в структурированное состояние.
19. Влияние течения на структурное состояние дисперсных систем. Тиксотропия.
20. Реологические свойства неструктурированных разбавленных коллоидных растворов и суспензий.
21. Реологические свойства устойчивых концентрированных суспензий.
22. Наночастицы в коллоидных растворах. Способы нахождения радиуса частиц.
Раздел 4.
Системы с жидкой и газообразной дисперсной средой.
1. Золи, суспензии. Особенности устойчивости этих систем и их разрушение.
2. Эмульсии. Особенности устойчивости этих систем и их разрушение.
3. Пасты. Особенности устойчивости этих систем и их разрушение.
4. Пены, аэрозоли. Особенности устойчивости этих систем и их разрушение.
5. Структурирование в коллоидных системах
6. ВМС и их структура. Гибкость цепи полимеров.
7. Физико-химические и механические свойства полимеров. Эластичность и пластичность.
8. Влияние температуры на физико-химические свойства полимеров. ВМС, применяемые в живых организмах.
9. Набухание ВМС природного происхождения.
10. Кинетика набухания ВМС природного происхождения.
11. Факторы, влияющие на скорость набухания ВМС природного происхождения.
12. Растворы полиэлектролитов и их свойства.
13. Реологические свойства растворов ВМС. Вязкость.
14. Влияние полимеров на устойчивость и коагуляцию дисперсных систем. Коллоидная защита.
15. Осмотическое давление в растворах ВМС. Уравнение Галлера.
16. Диффузия в растворах ВМС.
17. Нарушение устойчивости растворов ВМС. Желатинирование. Синерезис.
18. Нарушение устойчивости растворов ВМС. Высаливание. Коацервация.
19. Коацервация и микрокапсулирование лекарственных препаратов.
20. Мембранное равновесие Доннана в растворах полиэлектролитов.
Раздел 5. Задачи
1. Какой объем 0,05 М раствора BaCl2 надо добавить к 0,03 л 0,005 М раствора Al2(SO4)3, чтобы получить отрицательно заряженные частицы золя сульфата бария. Напишите формулу мицеллы и укажите, какой из электролитов: хлорид калия, сульфат натрия, нитрат алюминия – будет обладать наибольшей коагулирующей способностью к полученному золю.
2. Золь иодида серебра AgI получен при добавлении к 0,02 л 0,01 М раствора KI 0,02 л 0,005 М раствора AgNO3. Определите заряд частиц полученного золя, напишите формулу его мицеллы и укажите, какой из электролитов: хлорид калия, сульфат натрия, нитрат алюминия – будет обладать наибольшей коагулирующей способностью к полученному золю.
3. Золь гидроксида магния был получен смешением разных объемов растворов хлорида магния с концентрацией 0,01 М и гидроксида калия с концентрацией 0,015 М. напишите формулу мицеллы золя и укажите, какой из электролитов: хлорид калия, сульфат натрия, нитрат алюминия – будет обладать наибольшей коагулирующей способностью к полученному золю.
4. Какой минимальный объем раствора сульфида аммония с концентрацией 0,001 М следует добавить к раствору хлорида марганца (II) объемом 15 мл с концентрацией 0,003 М, чтобы получить золь с отрицательно заряженными частицами?
5. Коагуляция золя сульфида золота объемом 1,5 л наступила при добавлении раствора хлорида натрия объемом 570 мл с концентрацией 0,2 М. Вычислите порог коагуляции золя.
6. Какой объем 0,01 М бихромата калия нужно добавить в 1 л золя гидроксида алюминия, чтобы вызвать его коагуляцию? Порог коагуляции 0,63 ммоль/л.
7. Порог коагуляции раствора нитрата натрия для золя гидроксида алюминия, частицы которого заряжены положительно, равен 60,0 ммоль/л. Рассчитайте порог коагуляции сульфата калия для этого золя.
8. Золь ртути состоит из частиц шарообразной формы диаметром 6 · 10-6 см. Чему равна суммарная поверхность частиц, образующихся из 0,5 см3 ртути?
9. Золь ртути состоит из частиц шарообразной формы диаметром 6 ·10-6 см. Чему равно общее число частиц в растворе при дроблении 1 г ртути? Плотность ртути 13,546 г/см3.
10. Поверхностное натяжение водного раствора пропионовой кислоты с концентацией 0,25 М равно 6,45 · 10-2 Н/м, а с концентрацией 0,125 М оно равно 6,02 10-2 Н/м при 298 К. Оцените величину адсорбции масляной кислоты в данном интервале концентраций при той же температуре.
11. Рассчитайте величину предельной адсорбции жирных кислот, если известно, что площадь поверхностного слоя, приходящаяся на одну молекулу для всего гомологического ряда, составляет 2,05 · 10-19 м2.
12. Сравните поверхностную активность пропионовй и масляной кислот в водных растворах в данном интервале концентраций. Выполняется ли правило Траубе?
С, моль/л | у, мН/м | |
Пропионовая кислота | Масляная кислота | |
0,25 | 60,2 | 47,9 |
0,5 | 54,0 | 39,8 |
13. Поверхностное натяжение водного раствора пропионовой кислоты с концентрацией 3,12 ·10-2 М равно 6,95 ·10-2 Н/м, а с концентрацией 6,25 ·10-2 М оно равно 6,77 ·10-2 Н/м при 298 К. Оцените величину адсорбции масляной кислоты в данном интервале концентраций при той же температуре.
14. Золь хлорида серебра AgCl получен при добавлении к 0,01 л 0,01 М раствора KCl 0,01 л 0,005 М раствора AgNO3. Определите заряд частиц полученного золя, напишите формулу его мицеллы и укажите, какой из электролитов: хлорид калия, сульфат натрия или нитрат аммония будет обладать наибольшей коагулирующей способностью к полученному золю.
15. Золь гидроксида магния был получен смешением равных объемов растворов хлорида магния с концентрацией 0,005 М и гидроксида калия с концентрацией 0,0075 М. Напишите формулу мицеллы золя и укажите, какой из электролитов: хлорид калия, сульфат натрия или нитрат алюминия – будет обладать наибольшей коагулирующей способностью к полученному золю.
16. Коагуляция золя сульфида золота объемом 0,5 л наступила при добавлении раствора хлорида натрия объемом 190 мл с концентрацией 0,2 М. Вычислите порог коагуляции золя.
17. Золь AgI получен при добавлении 8 мл водного раствора KI с концентрацией 0,05 моль/л к 10 мл водного раствора AgNO3 с конценрацией 0,02 моль/л. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя. Как заряжены частицы золя?
Варианты контрольной работы по поверхностным явлениям и дисперсным системам.
Раздел 1 | Раздел 2 | Раздел 3 | Раздел 4 | Раздел 5 | |
1 | 1.1 1.15 1.21 | 2.4 2.15. 2.20 | 3.7 3.15 3.20 | 4.5 4.11 | 5.3 |
2 | 1.2 1.9 1.16 | 2.5 2.16. 2.19 | 3.6 3.16 3.19 | 4.6 4.12 | 5.4 |
3 | 1.3 1.10 1.17 | 2.6 2.17 2.18 | 3.1 3.5 3.17 | 4.7 4.13 | 5.5 |
4 | 1.4 1.10 1.17 | 2.1 2.7 2.18 | 3.2 3.6 3.18 | 4.8 4.14 | 5.6 |
5 | 1.5 1.12 1.19 | 2.2 2.8 2.19 | 3.3 3.7 3.19 | 4.9 4.15 | 5.7 |
6 | 1.6 1.13 1.20 | 2.3 2.9 2.20 | 3.4 3.8 3.20 | 4.10 4.16 | 5.8 |
7 | 1.7 1.14 1.21 | 2.1 2.4 2.10 | 3.5 3.10 3.14 | 4.11 4.17 | 5.9 |
8 | 1.1 1.8 1.15 | 2.2 2.5 2.11 | 3.5 3.11 3.15 | 4.12 4.18 | 5.10 |
9 | 1.2 1.9 1.16 | 2.3 2.6 2.12 | 3.7 3.12 3.16 | 4.13 4.19 | 5.11 |
10 | 1.3 1.10 1.17 | 2.4 2.7 2.13 | 3.8 3.13 3.17 | 4.14 4.20 | 5.12 |
11 | 1.4 1.11 1.18 | 2.15 2.8 2.14 | 3.9 3.14 3.18 | 4.1 4.8 | 5.13 |
12 | 1.5 1.12 1.19 | 2.6 2.9 2.15 | 3.10 3.15 3.19 | 4.2 4.9 | 5.14 |
13 | 1.6 1.13 1.20 | 2.7 2.10 2.16 | 3.11 3.16 3.20 | 4.3 4.10 | 5.15 |
14 | 1.7 1.14 1.21 | 2.8 2.11 2.17 | 3.1 3.10 3.15 | 4.4 4.11 | 5.16 |
15 | 1.1 1.8 1.15 | 2.9 2.12 2.18 | 3.2 3.11 3.16 | 4.5 4.12 | 5.17 |
16 | 2.2 1.9 1.16 | 2.10 2.13 2.19 | 3.3 3.12 3.17 | 4.6 4.13 | 5.1 |
17 | 1.3 1.10 1.17 | 2.2 2.11 2.20 | 3.4 3.13 3.18 | 4.7 4.14 | 5.2 |
18 | 1.4 1.11 1.18 | 2.1 2.3 2.12 | 3.5 3.14 3.19 | 4.8 4.15 | 5.3 |
19 | 1.5 1.12 1.19 | 2.2 2.4 2.13 | 3.6 3.15 3.20 | 4.9 4.16 | 5.4 |
20 | 1.6 1.13 1.20 | 2.3 2.5 2.15 | 3.7 3.10 3.16 | 4.10 4.17 | 5.5. |
