Вариант 5

1. Рассчитайте избыточное давление внутри капель бензола, равновесных с паром, если удельная поверхность системы составляет 610⁸м^-1, а поверхностное натяжение бензола 28,87 мДж/м² при 293 К.

2. Вычислите поверхностное натяжение воды, определяемое методом капиллярного поднятия, если при 298 К вода поднялась в капилляре на высоту 35,3 мм. Диаметр капилляра определен путем измерения длины столбика и массы ртути, заполнившей капилляр под давлением: длина столбика ртути составила 8,04 см, масса его 0,565 г. Плотность ртути 13,54 г/см³, плотность воды 0,997 г/см³.

3. Рассчитайте давление паров воды над вогнутым мениском в капиллярах радиусом 0,001 и 10 мкм при 293 К. Угол смачивания примите равным нулю. Плотность воды 0,998 г/см³, давление пара над макрофазой 2338 Па, поверхностное натяжение воды 72,75 мДж/м².

4. Определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие данные об адсорбции диоксида углерода на активном угле при 293 К:

p10-3, Па	1,00	4,48	10,0	14,4	25,0	45,2
A102, кг/кг	3,23	6,67	9,62	11,72	14,5	17,7

5. Рассчитайте характеристическую кривую и убедитесь в ее температурной инвариантности по данным об адсорбции бензола на микропористом активном угле при двух значениях температуры:

Т = 293 К

р, Па	0,13	0,51	1,30	3,33	16,7	37,3	95,6	319,8
А, моль/кг	1,13	1,69	2,25	2,82	3,94	4,50	5,25	5,77

Т = 323 К

р, Па	0,042	0,30	1,87	14,70	49,5	102,9	272,5	721,4
А, моль/кг	0,41	0,68	1,36	2,38	3,26	3,80	4,61	5,09

Плотность жидкого бензола при 293 и 323 К соответственно равна 0,879 и 0,846 г/см³, давление насыщенного пара составляет 10470 и 35480 Па.

6. Величина адсорбции красителя (ПАВ) из раствора может быть использована для оценки удельной поверхности порошков. При введении 1 г активного угля в 100 мл водного раствора метиленового голубого концентрация красителя изменяется от начальной 110^-4 моль/л до конечной равновесной 610^-5 моль/л, а при добавлении 2 г угля к такому же исходному раствору равновесная концентрация составила 410^-5 моль/л. Считая, что адсорбция описывается уравнением Ленгмюра, рассчитайте s_уд угля. Площадь, занимаемую молекулой красителя на поверхности, примите равной 0,65 нм².

7. В 200 мл 0,12 н. раствора NaOH ввели 5 г воздушно-сухого сильнокислотного катионита в Н⁺-форме. После установления равновесия отфильтровали 100 мл раствора, для нейтрализации которого потребовалось 20 мл 0,12 н. раствора НС1. Определите полную обменную емкость катионита.

8. 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 среднее значение числа Авогадро. Радиус частиц суспензии 0,212 мкм, температура опыта 290 К, вязкость среды 1,110^–3 Пас.

9. Рассчитайте время, за которое сферические частицы стекла в воде оседают на расстояние 1 см, если дисперсность частиц составляет: а) 0,1 мкм^-1; б) 1 мкм^-1; в) 10 мкм^-1. Плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды соответственно 2,4 и 1,0 г/см³. Вязкость дисперсионной среды 110^-3 Пас.

10. Рассчитайте электрокинетический потенциал поверхности кварца по данным, полученным при исследовании электроосмотического переноса жидкости через кварцевую мембрану: сила тока 210^–3 А, объемная скорость раствора КС1, переносимого через мембрану, 0,02 мл/с, удельная электропроводность раствора 1,210^–2 Смм^–1, вязкость 110^–3 Пас, относительная диэлектрическая проницаемость 80,1.

11. Рассчитайте электрокинетический потенциал по экспериментальным данным электрофореза золя гидроксида кремния в растворах Cd(NO₃)₂:

, ммоль/л	0	1	3,6	15,0
Электрофоретическая подвижность ,	25	19	11	6,5

Относительная диэлектрическая проницаемость среды 80,1, вязкость 110^–3 Пас, дисперсная фаза перемещается к аноду. Постройте графическую зависимость –потенциала от концентрации Cd(NO₃)₂. Объясните полученную зависимость.

12. При изучении ослабления синего света золями мастики получены следующие данные:

Концентрация золя, % (масс.)	0,60	0,20	0,08	0,04
Толщина слоя, мм	2,5	2,5	20	20
Доля прошедшего света, %	3,1	29,4	2,6	15,9

Покажите применимость уравнения Бугера–Ламберта–Бера для этой дисперсной системы. Рассчитайте, какая доля света будет рассеяна 0,25%–ным золем при толщине поглощающего слоя равной 10 мм.

13. Используя уравнение Дебая, рассчитайте мицеллярную массу ПАВ и радиус мицелл в воде по следующим данным:

Концентрация раствора с, г/л	0,5	1,0	1,5	2,0	4,0
Мутность раствора 109, см–1	1,70	2,68	3,54	3,85	5,09

Константу в уравнении Дебая примите равной H = 310^–11, плотность ПАВ 1140 г/см³, ККМ 0,1 г/л.

14. Рассчитайте энергию Гиббса образования зародыша критического размера в пересыщенном растворе кремниевой кислоты, полученной из водного раствора силиката натрия с помощью ионного обмена. Поверхностное натяжение на границе кремнезема с водой примите равным 45 мДж/м². Коэффициент пересыщения раствора равен 3. Плотность частиц 1,8 г/см³.

15. Рассчитайте число первичных частиц гидрозоля золота при коагуляции электролитом к моменту времени =150 с, если первоначальное число частиц в 1 м³ составляет ₀ = 1,9310¹⁴, а константа скорости быстрой коагуляции равна 0,210^–17 м³/с.

16. Рассчитайте энергию отталкивания U_э сферических частиц диоксида кремния диаметром 20 нм в водных растворах NaCl при расстояниях между поверхностями частиц 1, 2, 5, 10 и 15 нм. Постройте график зависимости U_э = f(h) при концентрациях электролита в растворе C₁= 510^–4 и C₂ = 510^–2 моль/л. Примите равными потенциал диффузного слоя _ = 410^–2 В, температуру раствора 293 К, диэлектрическую проницаемость 80,1.

17. Сопоставьте графически теоретические значения вязкости гидрозолей диоксида кремния, рассчитанные по уравнению Эйнштейна, с экспериментально найденными значениями:

Cтв, % (масс.)	10	15	20	30	40
103, Пас, при диаметре частиц
5,9 нм	1,10	1,17	1,30	1,83	2,72
21,0 нм	1,10	1,15	1,24	1,48	1,82

Определите концентрации, при которых начинается процесс структурообразования. Сделайте выводы о влиянии размера частиц золя на этот процесс. Плотности 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 прибора Вейлера – Ребиндера изучены структурно-механические свойства 25 %-ных олеосуспензий железного сурика в зависимости от концентрации ПАВ (олеиновой кислоты):

CПАВ, % (масс.)	0	0,5	2,0	6,0	20,0
Наибольшее усилие, Fмакс102, Н	3,4	2,0	1,2	0,5	0,2

Рассчитайте предельные напряжения сдвига и постройте график их зависимости от концентрации ПАВ. Длина рабочей пластинки прибора 8 мм, ширина 6 мм.