Примеры решения типовых задач

Пример 8. 1. Чтобы вызвать коагуляцию 100 мл золя Fe(OH)₃, к нему добавили 37 мл Na₃PO₄ концентрацией 0,33 моль/м³. Вычислить порог коагуляции.

Решение. Порог коагуляции вычисляем по формуле (8. 1). Для этого выразим объемы в м³:

V_золя = 100  10^6 = 10^4 м³;

V_эл = 37  10^6 м³.

_с = = моль/м³.

Пример 8. 2. Кинетике коагуляции золя золота раствором хлорида натрия соответствуют следующие экспериментальные данные:

Время коагуляции , с	0	120	240	420	600	900
Число частиц 	2,691014	2,251014	2,021014	1,691014	1,471014	1,361014

Вязкость 10^3 Па  с, температура 293 К. Рассчитать константу Смолуховского (дать среднюю величину из пяти значений) и сравнить с величиной К, полученной по формуле (8. 3).

Решение. Рассчитываем константу Смолуховского по формуле (8. 3):

К = = м³/с.

Экспериментальную величину К рассчитываем по формуле (8. 2), откуда

К = .

Учитывая, что ₀ = 2,6910¹⁴, для всех значений  получаем

К_=120 = 6,06  10^18; К_=240 = 6,06  10^18; К_=420 = 5,24  10^18; К_=600 = 5,14  10^18; К_=900 = 4,04  10^18. Средняя величина равна К_ср = 5,02  10^18. Совпадение между К_теор и К_ср удовлетворительное. Следовательно, коагуляция быстрая.

Список рекомендательной литературы Основная литература

1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Химия. – 1988. – 464 с.

2. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – СПб.: Химия. – 1995. – 400 с.

3. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия. – 1964. – 574 с.

4. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. – М.: Высш. шк. – 1992. – 414 с.

5. Кузнецов В.В., Усть-Качкинцев В.Ф. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высш. шк. – 1976. – 277 с.

6. Килимник А.Б., Климов А.М. Поверхностные явления и дисперсные системы. – Тамбов: Изд – во ТГТУ. – 2002. – 80 с.

7. Цыганкова Л.Е. Сборник задач по адсорбции и коллоидной химии. – Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина. – 2000. – 67 с.

8. Баранова В.И. и др. Расчеты и задачи по коллоидной химии. – М.: Высш. шк. – 1989. – 288 с.

9. Шутова А.И. Задачник по коллоидной химии. – М.: Высш. шк. – 1966. – 88 с.

Дополнительная литература

1. Добычин Д.П. и др. Физическая и коллоидная химия. - М.: Просвещение. - 1986. - 463 с.

2. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии. М.: Химия. - 1973. - 624 с.

3. Ахметов Б.В. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии. – Л.: Химия. 1988. – 240 с.

4. Захарченко В.Г. Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии. - М. - 1978 г.

5. Климов И.И., Филько А.И. Сборник вопросов и задач по физической и коллоидной химии. – М.: Просвещение. – 1967. – 168 с.

Контрольная работа Вариант 1

1. Вычислить величину осмотического давления в гидрозоле золота с массовой концентрацией 2 кг на единицу объема, плотностью 19,3 г/см³ и диаметром частиц 6  10^9 м при 25⁰С.

2. Определить число Авогадро по экспериментальным данным среднего смещения частиц золотого золя (5,8 мкм) за 2 с с радиусом 2,2  10^8 м при 25 ⁰С. Вязкость дисперсионной среды 10^3 Па  с.

3. Рассчитать скорость оседания в гравитационном поле капель водяного тумана с радиусом частиц 10^6 м и время, за которое капли, находящиеся в 2 м от земли осядут. Плотность воды 1 г/см³, вязкость среды 1,8  10^5 Пас. Плотностью среды пренебречь.

4. Вычислить удельную поверхность единицы объема и единицы массы угольной пыли с диаметром частиц 6  10^-5 м и плотностью 1,8 г/см³.

5. По константам уравнения Ленгмюра Г_ = 38,9  10^-3 моль/м² и b = 0,156 10^-2 вычислить величину адсорбции азота на твердом адсорбенте при давлении 300 Па. Определить степень заполнения поверхности адсорбента и площадь, занимаемую одной молекулой. Удельную поверхность принять равной 1 м².

6. Рассчитать константы в уравнении БЭТ и удельную поверхность катализатора, если адсорбция криптона при 77,5 К характеризуется следующими данными:

Р, Па	19,86	26,66	41,05	65,44
V, см3	0,2762	0,3040	0,3523	0,4097

Площадь, занимаемая одной молекулой криптона 19,2  10^-20 м², плотность криптона 3,739  10^-3 г/см³, давление насыщенного пара криптона 342,55 Па.

7. При исследовании гидрозоля золота с помощью ультрамикроскопа в видимом объеме 12  10^19 м³ подсчитано 5 частиц. Приняв форму частиц за шарообразную, рассчитать их средний радиус. Концентрация золя 30  10^2 кг/м³, плотность золота 19,3 г/см³.

8. Рассчитать потенциал седиментации частиц карбоната бария в водном растворе хлорида натрия, если известно, что объемная доля дисперсной фазы равна 0,2, величина электрокинетического потенциала равна 40 мВ, диэлектрическая проницаемость среды 81, вязкость среды 10^3 Пас, удельная электропроводность электролита 10^2 Ом^1  м^1, диэлектрическая проницаемость в вакууме 8,85  10^12 Ф/м, разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды   ₀ равна 2,1  10³ кг/м³.

9. Золь йодида свинца PbI₂ получен смешением 49,8 г раствора йодида калия и 132,4 г раствора нитрата свинца. Написать формулу мицеллы золя и указать знак электрического заряда коллоидной частицы.

10. Чтобы вызвать коагуляцию 100 мл золя Fe(OH)₃, к нему добавили 62,5 мл Na₂SO₄ концентрацией 5 моль/м³. Вычислить порог коагуляции.