Вопросы и задачи для самостоятельного решения

1. Условия конкурентной и избирательной адсорбции из растворов на твердых адсорбентах. Правило уравнивания полярностей. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Расчет избыточной адсорбции ПАВ из экспериментальных данных и его теоретическое обоснование.

2. Признаки изотермы адсорбции ленгмюровского типа. Модельные и эмпирические уравнения, описывающие изотерму избирательной адсорбции ПАВ из раствора на твердом адсорбенте. Расчет параметров уравнений из экспериментальных данных.

3. Определение величины удельной поверхности адсорбента.

4. Полимолекулярная адсорбция, вид ее изотермы и расчет величины удельной поверхности адсорбента по теории БЭТ.

5. Сколько литров аммиака при 273 К и 1 атм может адсорбироваться на поверхности 25 г активированного угля, если образуется мономолекулярный слой. Поверхность 1 г угля примите равной 950 м³. Диаметр молекулы 3 Å. Ответ: 12,62 дм³

6. Вычислить площадь поверхности катализатора, 1 г которого при образовании монослоя адсорбирует при н.у. 83 cм³ азота. Примите, что эффективная площадь, занятая молекулой азота равна 16,2·10^-20 м². Ответ: 361,5 м².

7. Найдите степень заполнения поверхности^* аэросила при адсорбции натриевой слои бензилпенициллина из раствора концентрации 0,004; 0,0075; 0,011 моль/дм³, если адсорбция описывается уравнением Ленгмюра с константой адсорбционного равновесия 790 дм³/моль. Ответ: 0,760; 0,856; 0,897.

^*Степень заполнения поверхности адсорбента θ = Г/Г_∞.

Вопросы и задачи приложить к отчету.

11. Тема 9. Физикохимия дисперсных систем. Классификация дисперсных систем. Лиофобные коллоидные системы (золи), их получение, свойства. Коагуляция золей электролитами. Правило Шульце-Гарди.

Теоретические аспекты:

Коллоидные растворы (золи) – это гетерогенные системы, обладающие большой свободной энергией поверхности, т.е. они термодинамически неустойчивы. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость золей. Кинетическая устойчивость золей обеспечивается броуновским движением частиц дисперсной фазы, которое противодействует оседанию частиц под действием силы тяжести. Причиной агрегативной устойчивости золей является наличие у частиц одноименных зарядов и сольватных оболочек, которые препятствуют слипанию частиц.

Коагуляция золей – процесс объединения коллоидных частиц в более крупные агрегаты вследствие потери агрегативной устойчивости. Процесс коагуляции могут вызвать различные факторы: изменение температуры, механическое воздействие, облучение, добавление растворов электролитов. Наиболее изучена и имеет практическое наибольшее практическое значение коагуляция золей электролитами.

Сильные электролиты вызывают коагуляцию золей, при достижении (электролитов) концентрации их в растворе некоторого значения, называемого порогом коагуляции.

Порог коагуляции (с_к) – минимальное количество электролита (в молях), которое надо добавить к 1 л золя, чтобы вызвать начало коагуляции за определенный промежуток времени. Порог коагуляции рассчитывается по формуле:

[моль]

Коагулирующее действие электролитов подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуляцию вызывают ионы с зарядом, противоположном заряду гранулы, а коагулирующая способность тем выше, чем выше заряд коагулирующего иона.

Таким образом, лучшим коагулятором является тот электролит, который имеет наименьший порог коагуляции для данного золя.

Дерягин и Ландау с помощью теоретических расчетов показали, что значения порогов коагуляции для коагулирующих ионов различного заряда относятся как с_к⁽⁺¹⁾ : с_к⁽⁺²⁾ : с_к⁽⁺³⁾ ~ : : , т.е. коагулирующее действие ионов растет пропорционально обратному значению шестой степени величины заряда иона.