Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
6. Гидрозоль кремнезема, полученный из силиката натрия путем ионного обмена, после термической обработки содержит аморфные частицы плотностью 2,2 г/см3. Оцените поверхностное натяжение кремнезема на границе с водным раствором, если растворимость при 298 К макрофазы составляет 0,015 % (масс), а частиц с удельной поверхностью 8-Ю4 м2/кг равна 0,016 % (масс).
7. Время половинной коагуляции тумана минерального масла с удельной поверхностью 1,5-107 м-1, концентрацией 25 мг/л составляет 240 с. Рассчитайте и постройте кривую изменения суммарного числа частиц при коагуляции для следующих интервалов времени: 60, 120, 240, 480 и 600 с. Плотность масла 0,970 г/см3.
8. При изучении оптическим методом кинетики электролитной коагуляции гидрозоля Agi, стабилизированного ПАВ, получено значение константы скорости быстрой коагуляции, равное 3,2-10—18 м3/с (при 293 К). Вязкость среды 1-10 3 Па-с Сравните эту константу с константой, даваемой теорией Смолуховского. Объясните влияние ПАВ на характер коагуляции.
' 9. По экспериментальным данным время половинной коагуляции гидрозоля составляет 340 с при исходной частичной концентрации частиц 2,52-1014 част./м3, вязкости дисперсионной среды 1•10~3 Па-с и температуре 293 К. Сделайте вывод, быстрой или медленной является коагуляция. Как изменится скорость коагуляции, если вязкость среды увеличить в 3 раза?
10. Во сколько раз уменьшится суммарное число частиц vs дыма мартеновских печей через 1, 10, 100 с после начала коагуляции? Средний радиус частиц 20 нм, концентрация 1-10—3 кг/м3, плотность частиц 2,2 г/см3. Константа быстрой коагуляции, по Смолуховскому, равна 3 • 1(Ц6 м3/с.
Ql) Рассчитайте константу быстрой коагуляции золя серы под действием хлорида алюминия, используя следующие экспериментальные данные:
12. Рассчитайте время половинной коагуляции аэрозоля с дисперсностью 0,25 нм-1 и концентрацией 1,5-Ю-3 кг/м3, если константа быстрой коагуляции, по Смолуховскому, равна 3-10—16 м3/с. Плотность частиц аэрозоля примите равной 2,2 г/см3.
13. Рассчитайте время половиной коагуляции, используя экспериментальные данные по изменению общего числа частиц при коагуляции лиофобной дисперсной системы в воде:
т, с.......... 0 2 4 10
vs • 10~17, част./м3 . . . 16,0 0,99 0,50 0,20
т. с.......
v2 • Ю-15, част./м3
О 7,0 15,0 20,2 28,0 32,2 24,2 19,9 16,7 14,2
182
Рассчитайте и постройте кривые изменения числа первичных и двЫтых частиц во времени.
^4^^ Проверьте применимость теории Смолуховского к коагуляции золя селена раствором хлорида калия, используя следующие экспериментальные данные:
т, с.......... О 0;66 4,25 19,00 43,00
^•10"н, част./м3 . . . 29,70 20,90 19,10 14,40 10,70
15. Рассчитайте число первичных частиц гидрозоля золота при коагуляции электролитом к моменту времени т=150 с, если первоначальное число частиц в 1 м3 составляет vo= 1,93-1014, а константа скорости быстрой коагуляции равна 0,2-Ю-17 м3/с.
16. Рассчитайте константу скорости быстрой коагуляции суспензии каолина в воде по данным кинетики коагуляции, полученным с помощью ультрамикроскопа (при 293 К):
т, с.......... 0 100 175 250 400 500
^•10~н, част./м3. . . 5,00 3,78 3,23 2,86 2,22 1,96
17. При изучении коагуляции суспензии бентонитовой глины в воде методом счета частиц в ультрамикроскопе получены следующие данные:
т, с.......... 335 510 600 800
10"и, част./м3 . . . 2,52 1,92 1,75 1,49
Исходное число частиц в золе Уо = 5-1014 част./м3. Проверьте применимость уравнения Смолуховского для описания данных по кинетике коагуляции. Рассчитайте время половинной коагуляции и число частиц 2-, 3-, 4-го порядка к моменту времени т = 800 с.
18. Пользуясь уравнением Смолуховского, рассчитайте и постройте кривую изменения общего числа частиц при коагуляции гидрозоля серы. Дисперсность исходного золя 0,05 нм-1, концентрация 6,5 мг/л, плотность серы 0,9 г/см3. Вязкость дисперсионной среды при 295 К составляет Ю-3 Па-с. Интервалы времени возьмите равными 1, 2, 4, 10 и 20 с.
19. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии притяжения для плоскопараллельных пластин в водной среде от расстояния между ними, изменяющегося от 5 до 100 нм. Константу молекуляр-
рНьтд сил Гамакера примите равной 2- Ю-20 Дж.
1/"^„20;_Рассчитайте энергию притяжения двух толстых параллельных пластин в водной среде, если расстояния между поверхностями равны 5, 10, 15, 20 и 50 нм и постройте график зависимости энергии от рас- , стояния. Константу молекулярных сил' Гамадера примите равной 2-10-20Дж.
21. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии притяжения сферических частиц полистирола, находящихся в водной среде, от расстояния между поверхностями частиц, которое изменяется от 2 до 20 нм. Радиус частиц равен 50 нм, константа Гамакера А* = = 0,5- Ю-20 Дж.
22. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии электростатического отталкивания двух толстых плоскопараллельных
