Вариант 4

1. Рассчитайте полную поверхностную энергию 5 г эмульсии бензола в воде с концентрацией 55% (масс.) и дисперсностью 3 мкм^-1. при температуре 313 К. Плотность бензола 0,858 г/см³, межфазное поверхностное натяжение 26,13 мДж/м², температурный коэффициент поверхностного натяжения бензола = -0,13 .

2. На какую высоту поднимается вода между двумя вертикальными стеклянными пластинами, частично погруженными в эту жидкость, если расстояние между ними 0,5 мм? Плотность и поверхностное натяжение воды соответственно равны 0,997 г/см³ и 71,96 мДж/м². Краевой угол  примите равным 0°.

3. 24. Определите равновесное давление паров над каплями воды и бензола радиусом 0,05 мкм при температуре 313 К. Примите, что давление насыщенных паров над плоской поверхностью при этой температуре для воды и бензола равно соответственно 77,610² и 24,0810³ Па, мольные объемы 18,1 и 93,4 см³/моль, а поверхностные натяжения 69,55 и 26,13 мДж/м².

4. Удельная поверхность непористой сажи равна 73,710³ м²/кг. Рассчитайте площадь, занимаемую молекулой бензола в плотном монослое, исходя из данных об адсорбции бензола на этом адсорбенте при 293 К:

р, Па	1,03	1,29	1,74	2,50	6,67
A102, моль/кг	1,57	1,94	2,55	3,51	7,58

Предполагается, что изотерма адсорбции описывается уравнением Ленгмюра.

5. Постройте петлю гистерезиса и интегральную кривую распределения объема пор адсорбента по размерам, используя экспериментальные данные капиллярной конденсации метанола на силикагеле при 293 К (варианты I—II):

р10-2, Па	16	32	64	79	96	110	128
А, моль/кг
адсорбция	2,5	3,5	4,8	6,3	13,0	19,0	22,5
десорбция	2,5	3,5	4,8	6,5	17,5	21,2	22,5

	0,2	0,4	0,6	0,8	0,9	1,0
А, моль/кг
адсорбция	0,8	1,3	1,6	2,2	4,0	3,87
десорбция	0,8	1,3	1,7	3,0	3,7	3,87

При 293 К мольный объем метанола 40,6 см³/моль, поверхностное натяжение 22,6 мДж/м², давление насыщенного пара 12810² Па.

6. Рассчитайте значения изостерической теплоты адсорбции и постройте график ее зависимости от степени заполнения поверхности по данным об адсорбции метана на графитированной саже при разных температурах:

А, моль/кг	р, Па
	113 К	123 К	133 К	143 К
0,0175	37,2	119,7	289,9	684,9
0,015	70,5	211,5	542,6	1243,6
0,03	115,7	356,4	957,6	2307,6
0,05	158,3	532,0	1516,2	3830,4
0,08	283,3	1050,7	3245,2	8551,9
0,10	731,5	2713,2	8645,0	22610,0
0,12	6716,5	16957,5	43225,0	85785,0

Емкость монослоя принять равной 0,12 моль/кг.

7. При изучении поверхностных пленок на весах Ленгмюра на поверхность воды наносили бензольный раствор пальмитиновой кислоты С₁₅Н₃₁СООН концентрацией 0,4 % (масс). Взвешиванием определили, что масса 100 капель раствора равна 0,33 г. На поверхность воды между двумя перегородками нанесли 5 капель раствора. После испарения бензола на поверхности осталась нерастворимая пленка кислоты. При передвижении подвижной перегородки по направлению к неподвижной зарегистрировано резкое увеличение поверхностного давления, когда расстояние между перегородками составило 23 см в длину и 14 см в ширину. Определите площадь, занимаемую одной молекулой, при образовании монослоя на поверхности. Рассчитайте длину, приходящуюся на одну группу СН2. Плотность пальмитиновой кислоты в жидком состоянии и в виде пленки равна 0,850 г/см³.

8. По данным Сведберга, коэффициент диффузии коллоидных частиц золота в воде при 298 К равен 2,710^–6 м²/сут. Определите дисперсность частиц гидрозоля золота. Вязкость воды при 298 К равна 8,9410^–3 Пас.

9. Рассчитайте размер частиц диоксида кремния, если известно, что время их оседания на расстояние 1 см составляет: а) 30 с; б) 60 мин; в) 100 ч. Плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды составляет соответственно 2,7 и 1,1 г/см³, вязкость дисперсионной среды 1,510^–3 Пас.

10. Рассчитайте емкость диффузного слоя дисперсной фазы. Дисперсионной средой является водный раствор СаСl₂ концентрации 210^–4 моль/л при 283 К с относительной диэлектрической проницаемостью 83,8. Определите, во сколько раз изменится емкость, если к раствору CaCl₂ добавить равный объем водного раствора NaCl такой же мольной концентрации?

11. Рассчитайте злектрокинетический потенциал частиц кварцевого стекла, а также толщину диффузного ионного слоя, если скорости передвижения этих частиц в водных растворах NaCl концентрацией 510^–4 и 6710^–3 моль/л равны соответственно 2,2 и 0,4 мкм/с при постоянной напряженности электрического поля 100 В/м. Вязкость растворов 1,1410^–3 Пас, относительная диэлектрическая проницаемость 82, температура 288 К.

12. С помощью нефелометра сравнивают светорассеяние стандартного и исследуемого гидрозолей мастики равных концентраций. Интенсивности рассеянных световых потоков одинаковы при высоте освещенной части исследуемого золя h₁ = 5 мм и высоте стандартного золя h₂ = 21 мм. Средний радиус частиц стандартного золя 120 нм. Рассчитайте радиус частиц исследуемого золя.

13. Полистирол с молекулярной массой 300000 адсорбируется из толуольного раствора на углеродном адсорбенте, имеющем удельную поверхность 0,12 м²/г. Величина предельной адсорбции при образовании монослоя равна 0,033 г/кг. Рассчитайте площадь, приходящуюся на одну молекулу полистирола в плотном монослое, и число молекул на поверхности 1 кг адсорбента.

14. Рассчитайте концентрацию силиката натрия, находящегося в растворенном состоянии в равновесии с аморфными частицами (удельная поверхность частиц 310⁵ м²/кг) гидрозоля кремнезема при 298 К. Растворимость кремнезема в равновесии с макрофазой при этой же температуре составляет 0,015% (масс). Плотность частиц SiO₂ равна 2,2 г/см³, поверхностное натяжение на границе кремнезема с раствором 45 мДж/м².

15. Проверьте применимость теории Смолуховского к коагуляции золя селена раствором хлорида калия, используя следующие экспериментальные данные:

, с	0	0,66	4,25	19,00	43,00
10–14, част./м3	29,70	20,90	19,10	14,40	10,70

16. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии электростатического отталкивания двух плоскопараллельных пластин от концентрации NaCl в водном растворе, изменяющейся от 1 до 10 ммоль/л. При расчете примите расстояние между пластинами 20 нм; потенциал диффузного слоя _ = 310^–2 В; температура 298 К, диэлектрическая проницаемость среды 78,2.

17. Рассчитайте толщину гидратных оболочек частиц золя диоксида кремния, если экспериментальными методами установлено, что вязкость 15 %-ного (масс.) золя составляет 1,310^–3 Пас, а диаметр частиц равен 16 нм. Плотности частиц дисперсной фазы золя и дисперсионной среды соответственно 2,7 и 1 г/см³. Вязкость дисперсионной среды 110^–3 Пас Коэффициент формы частиц  = 2,5.

18. При помощи ротационного вискозиметра исследованы 76%-ные водные суспензии электрокорунда, в дисперсионную среду которых введен электролит (KCl), вызывающий агрегацию частиц дисперсной фазы:

P, Н/м2	10	20	40	60	80	100	120	160
эфф, Пас, при концентрации KCl
без KCl	0,5	1,6	3,0	3,7	3,9	4,0	4,0	3,9
510–4 моль/л	4,4	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,4
0,1 моль/л	9,0	7,5	6,3	5,8	5,2	4,9	4,8	4,7

Постройте графики зависимости эффективной вязкости от напряжения и определите типы структур в суспензиях (структурные изменения при деформировании имеют обратимый характер).