ЗАдание № 12
Постройте калибровочную кривую Геллера в координатах = f(d) диаметра частиц по следующим данным для частиц полистирольного латекса ( характеристика дисперсности):
|
d, нм |
77,0 |
88,0 |
95,0 |
106,7 |
111,0 |
119,0 |
132 |
139 |
143 |
158 |
167 |
189 |
|
|
3,92 |
3,64 |
3,54 |
3,30 |
3,23 |
3,04 |
2,82 |
2,72 |
2,66 |
2,45 |
2,36 |
2,14 |
Используя
экспериментальные данные, приведенные
в табл. 17 для оптической плотности D =
f()
таких латексов, определите
средний радиус частиц полистирольного
латекса:
Таблица 17
|
Вариант |
Длина волны , нм | |||
|
415 |
485 |
527 |
685 | |
|
1 |
0,195 |
0,127 |
0,099 |
0,048 |
|
2 |
0,474 |
0,329 |
0,259 |
0,133 |
|
3 |
0,324 |
0,215 |
0,160 |
0,084 |
|
4 |
0,193 |
0,125 |
0,097 |
0,046 |
|
5 |
0,472 |
0,327 |
0,257 |
0,131 |
|
6 |
0,322 |
0,213 |
0,158 |
0,082 |
|
7 |
0,197 |
0,129 |
0,100 |
0,050 |
|
8 |
0,476 |
0,330 |
0,260 |
0,135 |
|
9 |
0,326 |
0,217 |
0,162 |
0,086 |
Указания к выполнению заданий № 12.
См. [1, стр. 33-54]; [2, стр. 245-269]; [3, стр. 111-129]; [4, стр. 158-163]; [6, стр. 254-262].
При падении луча на дисперсную систему могут наблюдаться следующие явления:
прохождение света через систему;
преломление света частицами дисперсной фазы;
отражение света частицами дисперсной фазы;
рассеяние света (это явление проявляется в виде опалесценции);
абсорбция (поглощение) света дисперсной фазой с превращением световой энергии в тепловую.
Прохождение света характерно для прозрачных систем молекулярной или ионной степени дисперсности (газы, большинство индивидуальных жидкостей и истинных растворов, аморфные и кристаллические тела). Преломление и отражение света всегда наблюдаются у микрогетерогенных систем и находят свое выражение в мутности относительно грубых суспензий и эмульсий и дымов, наблюдаемой как в проходящем (прямом), так и отраженном (боковом) свете. Для коллоидных систем наиболее характерны рассеяние (дифракция) и абсорбция света.
Рассеянный свет имеет ту особенность, что он распространяется во всех направлениях. Интенсивность рассеянного света в разных направлениях различна. Если частицы весьма малы по сравнению с длиной волны, больше всего света рассеивается под углом в 0 и 180° к лучу, падающему на частицу. Если частицы сравнительно велики (но все же меньше длины световой волны), максимальное количество света рассеивается в направлении падающего луча (вперед). Кроме того, рассеянный свет обычно поляризован. При этом для малых частиц свет, рассеянный под углом в 0 и 180°, не поляризован вовсе, а свет, рассеянный под углом 90°, поляризован полностью, для крупных частиц максимальная поляризация наблюдается при угле, отличном от 90°.
Для сферических частиц, не проводящих электрического тока, малых по сравнению с длиной волны падающего света и отстоящих друг от друга на достаточно большом расстоянии (разбавленная система), Рэлей вывел следующее уравнение, связывающее интенсивность падающего света I0 с интенсивностью света, рассеянного единицей объема системы Ip:
(1)
где n1 и n0 показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды;
численная концентрация;
v объем одной частицы;
длина световой волны.
Уравнение Рэлея применимо для частиц, размер которых составляет не более 0,1 длины световой волны, т. е. для частиц не больше 40-70 нм. Для частиц большего размера Ipизменяется обратно пропорционально не четвертый, а меньшей степени. Это, конечно, способствует увеличению светорассеяния. Геллер детально исследовал зависимость показателя степени при от размера частиц в основном на примере монодисперсных латексов полистирола, размер частиц которых определялся методом электронной микроскопии.
Если размер (диаметр)частиц составляет от 1/10 до 1/3 длины световой волны и показатели преломления частиц и среды не сильно различаются Геллер предложил использовать уравнение:
D=k-nи=k-n(2)
где k иk константы, не зависящие от длины волны.
При выполнении задания № 12 удобно пользоваться логарифмической формой уравнения (2):
lg D = lg k - lg (3)
Контрольные ВОПРОСЫ
|
Шифр |
Номер задания (вопросы) | |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
|
Номер варианта в задании | ||||||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
|
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
|
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
|
12 |
1 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
|
13 |
2 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
|
14 |
3 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
|
15 |
4 |
15 |
15 |
15 |
1 |
15 |
|
16 |
5 |
16 |
16 |
16 |
2 |
16 |
|
17 |
6 |
17 |
17 |
17 |
3 |
17 |
|
18 |
7 |
18 |
18 |
18 |
4 |
18 |
|
19 |
8 |
19 |
19 |
19 |
5 |
19 |
|
20 |
9 |
20 |
20 |
20 |
6 |
20 |
|
21 |
10 |
21 |
21 |
21 |
7 |
21 |
|
Шифр |
Номер задания (вопросы) | |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
|
Номер варианта в задании | ||||||
|
22 |
11 |
22 |
22 |
22 |
8 |
22 |
|
23 |
1 |
23 |
23 |
23 |
9 |
23 |
|
24 |
2 |
24 |
24 |
24 |
10 |
24 |
|
25 |
3 |
25 |
25 |
25 |
11 |
1 |
|
26 |
4 |
26 |
26 |
1 |
12 |
2 |
|
27 |
5 |
27 |
27 |
2 |
13 |
3 |
|
28 |
6 |
28 |
28 |
3 |
14 |
4 |
|
29 |
7 |
29 |
29 |
4 |
1 |
5 |
|
30 |
8 |
30 |
30 |
5 |
2 |
6 |
|
31 |
9 |
31 |
31 |
6 |
3 |
7 |
|
32 |
10 |
32 |
32 |
7 |
4 |
8 |
|
33 |
11 |
33 |
33 |
8 |
5 |
9 |
|
34 |
1 |
1 |
34 |
9 |
6 |
10 |
|
35 |
2 |
2 |
35 |
10 |
7 |
11 |
|
36 |
3 |
3 |
36 |
11 |
8 |
12 |
|
37 |
4 |
4 |
37 |
12 |
9 |
13 |
|
38 |
5 |
5 |
1 |
13 |
10 |
14 |
|
39 |
6 |
6 |
2 |
14 |
11 |
15 |
|
40 |
7 |
7 |
3 |
15 |
12 |
16 |
|
41 |
8 |
8 |
4 |
16 |
13 |
17 |
|
42 |
9 |
9 |
5 |
17 |
14 |
18 |
|
43 |
10 |
10 |
6 |
18 |
1 |
19 |
|
44 |
11 |
11 |
7 |
19 |
2 |
20 |
|
45 |
1 |
12 |
8 |
20 |
3 |
21 |
|
46 |
2 |
13 |
9 |
21 |
4 |
22 |
|
47 |
3 |
14 |
10 |
22 |
5 |
23 |
|
48 |
4 |
15 |
11 |
23 |
6 |
24 |
|
49 |
5 |
16 |
12 |
24 |
7 |
1 |
|
50 |
6 |
17 |
13 |
25 |
8 |
2 |
|
51 |
7 |
18 |
14 |
1 |
9 |
3 |
|
52 |
8 |
19 |
15 |
2 |
10 |
4 |
|
53 |
9 |
20 |
16 |
3 |
11 |
5 |
|
54 |
10 |
21 |
17 |
4 |
12 |
6 |
|
55 |
11 |
22 |
18 |
5 |
13 |
7 |
|
56 |
1 |
23 |
19 |
6 |
14 |
8 |
|
57 |
2 |
24 |
20 |
7 |
1 |
9 |
|
58 |
3 |
25 |
21 |
8 |
2 |
10 |
|
59 |
4 |
26 |
22 |
9 |
3 |
11 |
|
60 |
5 |
27 |
23 |
10 |
4 |
12 |
|
61 |
6 |
28 |
24 |
11 |
5 |
13 |
|
Шифр |
Номер задания (вопросы) | |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
|
Номер варианта в задании | ||||||
|
62 |
7 |
29 |
25 |
12 |
6 |
14 |
|
63 |
8 |
30 |
26 |
13 |
7 |
15 |
|
64 |
9 |
31 |
27 |
14 |
8 |
16 |
|
65 |
10 |
32 |
28 |
15 |
9 |
17 |
|
66 |
11 |
33 |
29 |
16 |
10 |
18 |
|
67 |
1 |
1 |
30 |
17 |
11 |
19 |
|
68 |
2 |
2 |
31 |
18 |
12 |
20 |
|
69 |
3 |
3 |
32 |
19 |
13 |
21 |
|
70 |
4 |
4 |
33 |
20 |
14 |
22 |
|
71 |
5 |
5 |
34 |
21 |
1 |
23 |
|
72 |
6 |
6 |
35 |
22 |
2 |
24 |
|
73 |
7 |
7 |
36 |
23 |
3 |
1 |
|
74 |
8 |
8 |
37 |
24 |
4 |
2 |
|
75 |
9 |
9 |
1 |
25 |
5 |
3 |
|
76 |
10 |
10 |
2 |
1 |
6 |
4 |
|
77 |
11 |
11 |
3 |
2 |
7 |
5 |
|
78 |
1 |
12 |
4 |
3 |
8 |
6 |
|
79 |
2 |
13 |
5 |
4 |
9 |
7 |
|
80 |
3 |
14 |
6 |
5 |
10 |
8 |
|
81 |
4 |
15 |
7 |
6 |
11 |
9 |
|
82 |
5 |
16 |
8 |
7 |
12 |
10 |
|
83 |
6 |
17 |
9 |
8 |
13 |
11 |
|
84 |
7 |
18 |
10 |
9 |
14 |
12 |
|
85 |
8 |
19 |
11 |
10 |
1 |
13 |
|
86 |
9 |
20 |
12 |
11 |
2 |
14 |
|
87 |
10 |
21 |
13 |
12 |
3 |
15 |
|
88 |
11 |
22 |
14 |
13 |
4 |
16 |
|
89 |
1 |
23 |
15 |
14 |
5 |
17 |
|
90 |
2 |
24 |
16 |
15 |
6 |
18 |
|
91 |
3 |
25 |
17 |
16 |
7 |
19 |
|
92 |
4 |
26 |
18 |
17 |
8 |
20 |
|
93 |
5 |
27 |
19 |
18 |
9 |
21 |
|
94 |
6 |
28 |
20 |
19 |
10 |
22 |
|
95 |
7 |
29 |
21 |
20 |
11 |
23 |
|
96 |
8 |
30 |
22 |
21 |
12 |
24 |
|
97 |
9 |
31 |
23 |
22 |
13 |
1 |
|
98 |
10 |
32 |
24 |
23 |
14 |
2 |
|
99 |
11 |
33 |
25 |
24 |
1 |
3 |
|
100 |
1 |
1 |
26 |
25 |
2 |
4 |
Задание 1. Тема: Поверхностное натяжение и поверхностная энергия
Укажите причины появления избытка поверхностной энергии. Что такое удельная свободная поверхностная энергия и как она связана с поверхностным натяжением?
Охарактеризуйте метод определения основных термодинамических функций плоского поверхностного слоя, предложенный Гиббсом.
Запишите объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики для плоского поверхностного слоя и проанализируйте его.
Что такое поверхностное натяжение и как его можно выразить через работу, силу и термодинамические функции состояния?
Каким уравнением можно выразить изменение энергии Гиббса для поверхности раздела фаз?
Сформулируйте принцип снижения поверхностной энергии в результате уменьшения поверхности раздела фаз и поверхностного натяжения?
Объясните причину интенсификации химических, физических и других процессов в связи с раздробленностью и кривизной частиц дисперсной фазы.
Что такое адгезия жидкости и смачивание, гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) поверхности? Как «заставить» масло смочить гидрофильное стекло?
Охарактеризуйте гидрофильные и гидрофобные поверхности. Приведите примеры. Как можно «гидрофилизировать» гидрофобную поверхность?
Почему явление смачивания сопровождается выделением тепла? Что такое теплота смачивания?
Запишите и поясните критерии смачивания и растекания жидкости по поверхности конденсированной фазы. Когда растекание становится неограниченным?