Тема: "поверхностные явления и адсорбция"

Вопросы и задачи к лабораторной работе № 34.

1. Что такое поверхностное натяжение и в каких единицах оно измеряется?

2. Как зависит поверхностное натяжение от природы вещества образующего поверхность (межмолекулярного взаимодействия)?

3. Какие уравнения описывают зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ от их концентрации? При каких условиях они применимы?

4. Какие методы используются для определения поверхностного натяжения жидкостей и твердых тел?

5. На чем основано измерение поверхностного натяжения жидкостей методом капиллярного поднятия?

6. На чем основано измерение поверхностного натяжения жидкостей методом наибольшего давления пузырька воздуха? Положительным или отрицательным будет избыточное давление в жидкости на границе с воздушным пузырьком?

7. На чем основано определение поверхностного натяжения методом отрыва кольца и сталагмометрическим методом?

8. По какому уравнению можно рассчитать полную поверхностную энергию? Какие данные необходимы для такого расчета?

9. Что называется адсорбцией и как количественно ее характеризуют?

10. Напишите фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса и дайте определение избыточной адсорбции.

11. Каково соотношение между избыточной Г и абсолютной А адсорбциями? В каких случаях можно принять А ≈ Г? Что такое отрицательная гиббсовская адсорбция?

12. Что такое поверхностная активность? Какие вещества называются поверхностно-активными (ПАВ)?

13. Что называют адгезией и смачиванием? Какие параметры используют для их количественной характеристики?

14. Покажите взаимосвязь между адгезией и способностью жидкости смачивать твердую поверхность. В чем состоит различие между явлениями адгезии и смачивания?

15. Как влияет природа твердого тела и жидкости (межмолекулярное взаимодействие в них) на смачивание и адгезию?

16. Дайте характеристику и приведите примеры гидрофильных и гидрофобных поверхностей. Как можно повлиять на смачивание поверхности?

17. Чем обусловлено улучшение смачивания водой гидрофобных поверхностей при введении в нее ПАВ?

18. Что такое интегральная и дифференциальная теплоты смачивания и какие существуют методы их определения?

19. Как влияет неоднородность и шероховатость твердых поверхностей на их смачивание и адгезию? Адгезия и когезия.

20. Межфазовое натяжение. Правило Антонова

21. Краевой угол смачивания. Закон Юнга. Каковы условия растекания жидкостей?

22. Как влияет кривизна поверхности и природа жидкости на ее внутреннее давление? Каковы причины поднятия (опускания) жидкостей в капиллярах?

23. Чем обусловлена сферическая форма капель жидкости в условиях невесомости?

24. Как влияет дисперсность вещества на его реакционную способность, давление пара, растворимость, константу равновесия химических реакций?

25. Сформулируйте правило Дюкло-Траубе и поясните его физический смысл. При каком строении поверхностных пленок соблюдается это правило? В чем заключается обратимость этого процесса?

Задача 1.

Определить величину удельной поверхности суспензии каолина (плотность которого γ = 2,5·10³ кг/м³), если ее частицы принять шарообразными и средний диаметр частиц считать равным 0,5·10^-6 м? Суспензию считать монодисперсной.

Задача 2.

Рассчитайте работу адгезии в системе вода-графит, зная, что краевой угол равен 90°, а поверхностное натяжение воды составляет 71,96 мДж/м². Определите коэффициент растекания воды на графите.

Задача 3.

Найти поверхностное натяжение анилина, если с помощью сталагмометра Траубе получены следующие данные: число капель анилина 42, плотность его γ = 1,4 кг/м³, число капель воды 18. Температура опыта 288 К. Поверхностное натяжении е воды σ₀ = 73,26·10^-3 н/м.

Задача 4.

Найти адсорбцию пропионовой кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух при 273 К и концентрации 0,5 кмоль/м³ по константам Шишковского: а = 12,5·10^-3 и b = 7,73.

Задача 5.

Какова площадь, приходящаяся на одну молекулу изомасляной кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух, если предельная адсорбция Г_∞ = 6,0·10^-9 кмоль/м³.