Коллоквиум 1. Общий поток
Вариант 1.
1.Шотландский ботаник Роберт Броун в 1987 г. был увлечен наблюдением с помощью микроскопа за движением частиц, взвешенных в воде. Для опытов он брал цветочную пыльцу, споры растений и даже измельченный кирпич. Укажите, для частиц каких из перечисленных веществ и при каких условиях он мог наблюдать броуновское движение. В чем его причина? Каким уравнением оно описывается? Что Вы можете сказать о скорости броуновского движения?
2. Ультрацентрифугирование, его применение для анализа дисперсных систем.
3. Гемоглобин крови человека имеет коэффициент седиментации 4,48 Сб и коэффициент диффузии 6,9·10-11 м2·с-1 в водном растворе при 20 оС. Плотность гемоглобина 1,34 г·см-3. Чему равна молекулярная масса частицы гемоглобина?
Вариант 2.
1Диффузия в коллоидных системах. Законы Фика. Не забудьте упомянуть о методах оценки коэффициента диффузии.
2. Уравнение для скорости седиментации в гравитационном поле, его применение. Как экспериментально провести седиментационный анализ а)суспензий; б)эмульсий? Представьте графически результаты седиментационного анализа полидисперсной суспензии до и после введения в нее высокомолекулярного стабилизатора.
3. Ниже приведены результаты измерения среднеквадратичного сдвига частиц суспензии гуммигута в воде, полученные Перреном,
Время сдвига,с 30 60 90 120
Сдвиг, мкм 7,09 10,65 11,31 12,00
На основании этих результатов вычислите среднгее значение числа Авогадро. Радиус частиц суспензии 0,212 мкм, температура опыта 290 К, вязкость среды 1,1∙10-3 Па∙с.
Вариант 3.
1.Получите уравнение, описывающее диффузионно-седиментационное равновесие. Для каких систем оно характерно? Для каких целей его применяют?
2.Осмотическое давление и его особенности в коллоидных системах. Предположите, как будет вести себя полиэлектролитный гель в растворе низкомолекулярного электролита.
3.Граница между гидрозолем золота и дисперсионной средой в центробежном поле ультрацентрифуги через 1 час после начала опыта находилась на расстоянии 3,70 см от оси вращения, а через 1,5 часа – на расстоянии 3,78 см. Определите размер и удельную поверхность (в расчете на единицу массы) сферических частиц гидрозоля, если скорость вращения ротора центрифуги 8700 об\мин, плотность золота 19,3 г\см3 , плотность воды 1 г\см3 , вязкость воды 1∙10-3 Па∙с.
Вариант 4.
1.Теория броуновского движения и ее значение для естествознания. Почему броуновское движение вечно? Может ли броуновское движение быть вращательным?
2.Опишите процедуру обработки данных седиментационного анализа. Не забудьте упомянуть уравнение Сведберга-Одена и пояснить, на какой стадии работы с седиментационной кривой оно применяется. Представьте графически результаты седиментационного анализа эмульсии до и после введения в нее дополнительного количества эмульгатора.
3.Осмотическое давление гидрозоля золота (форма частиц сферическая) с концентрацией 2г·дм-3 при 293 К равно 3,72 Па. Рассчитайте коэффициент диффузии частиц гидрозоля при тех же условиях, если плотность золота 19,4 г·см-3, а вязкость дисперсионной среды 1· 10-3 Па с.
Вариант 5.
1.Какие свойства относятся к молекулярно-кинетическим? Сопоставьте молекулярно-кинетические свойства истинных растворов и коллоидных систем. Опишите явление диффузии в коллоидных системах. Почему Фику пришлось устанавливать два закона диффузии?
2.Диффузионно-седиментационное равновесие в коллоидных системах и его применение для анализа коллоидных систем.
3. Какой должна быть скорость вращения ультрацентрифуги, чтобы граница, соответствующая седиментации частиц с молекулярной массой 60000 г·моль-1, переместилась от х1=6,314 см до х2=6,367 см за 10 мин? Плотность частицы и среды 0,728 и 0,998 г·см-3 соответственно, коэффициент трения 5,3·10-11кг· см-1.
Вариант 6.
1. Предложите метод оценки размера частиц гидрофобного золя и метод оценки размера частиц суспензии. Опишите теоретические основы одного из этих методов подробно.
2.Осмотическое давление в коллоидных системах. Как влияет присутствие электролитов на осмотическое давление? Какой процесс имеет место наряду с осмосом в коллоидной системе? Что такое обратный осмос, где он применяется?
3.Частицы бентонита с дисперсностью 0,8 мкм-1 оседают в водной среде под действием силы тяжести. Определите время оседания частиц τ1 на расстояние 0,1 м, если плотность бентонита 2,1 г·см-3, плотность среды 1,1 г·см-3, вязкость среды 2·10-3 Па·с. Во сколько раз быстрее осядут частицы на то же расстояние в центробежном поле, если начальное расстояние от оси вращения 0,15 м, а скорость вращения центрифуги 600 об·с-1?
Вариант 7.
1.Чем обусловлено броуновское движение частиц дисперсных систем? В каких ситемах возможно броуновское движение? Изложите основы теории броуновского движения.
2.Создание какого метода исследования дисперсных систем связано с именами Думанского и Сведберга? Опишите этот метод, который относится к классическим коллоидно-химическим методам исследования.
3. Молекулярные массы и коэффициенты седиментации человеческого плазминогена и плазмина (плотность 1,4 г · см-3) составляют:
М, г· моль-1 81000 75400
S при 20 оС, Сб 4,2 3,9
Рассчитайте коэффициент диффузии для каждого.