Задачи для самостоятельного решения

1. Как изменится значение порога коагуляции, если для коагуляции 2·10^-5 м³ золя АgI вместо КNОз взяты Са(NО₃)₂ и А1(NOз)з. Концентрация объем электролитов, пошедших на коагуляцию золя указаны ниже. Каков знак заряда частиц?

Электролит	КNОз	Са(NО3)2	А1(NOз)з
с, кмоль/м3	1,0	0,1	0,01
V.106, м3	3,0	1,0	0,4

2. Чтобы вызвать коагуляцию гидрозоля Fе(ОН)_з к 110^-5 м³ золя добавлено в первом случае 1,0510^-6 м³ 1N раствора КС1, во втором - 6,210^-6 м³ 0,01N раствора Nа₂SO₄ и в третьем - 9,110^-6 м³ 0,001N раствора Nа₃PO₄. Определите знак заряда частиц золя и вычислите порог коагуляции каждого электролита.

3. При коагуляции полистирольного латекса получены следующие значения порога коагуляции:

Электролит	NаС1	СаС12	АlCl3
ск, моль/л	0.47	7.10-3	6.10-4

Проверьте применимость правила значности к данной системе.

4. Порог быстрой коагуляции положительно заряженного золя АgI под действием NаNОз равен 9,3 моль/м³. С помощью правила Шульце-Гарди рассчитайте значения порога коагуляции этого золя для КзРО₄,К₂Cr₂О₇, К₂S0₄.

5. Порог быстрой коагуляции отрицательно заряженного золя AgI под действием NаNOз равен 11,23 моль/м³. С помощью правила Дерягина-Ландау рассчитайте значения порога коагуляции этого золя для К₂SO₄, СаCl₂ и АlCl₃.

6. При исследовании коагуляции полихлоропренового латекса получены следующие значения порога коагуляции:

Электролит	NаСl	СаС12
ск, моль/л	0,25	1,08.10-2

Рассчитайте значения порога коагуляции для А1С1₃, исходя из соотношения Шульце-Гарди.

7. Определите значения времени половинной коагуляции, используя экспериментальные данные для коагуляции золя золота раствором NаСl. Применима ли к данному случаю теория Смолуховcкого?

Время коагуляции τ, ч	0	0,5	1,0	2,0	3,0	5,0
ν .10-14, м-3	4,35	4,01	З,74	3,32	3,29	3,33

8. Происходит ли быстрая коагуляция водной суспензии глины, если общее число частиц в системе изменяется во времени следующим образом:

, с	0	90	210	330	450	570	1260
ν .10-14,м-3	50	10,4	5,8	4,9	4,1	2,9	1,0

9. Происходит ли быстрая коагуляция водной суспензии каолина, если общее число частиц в системе изменяется во времени следующим образом:

, с	0	90	150	210	270	330
ν .10-14,м-3	5,0	3,91	3,55	3,29	2,80	2,69

10-12. Происходит ли быстрая коагуляция гидрозоля золота, если общее число частиц в системе  изменяется во времени следующим образом:

10	, с	0	30	60	120	240	480
	ν .10-14, м-3	20,1	14,8	10,9	8,24	4,90	3,02
11	, с	0	60	120	240	420	600
	ν.10-14, м-3	5,09	4,18	3,66	2,89	2,32	1,96
12	, с	0	60	120	240	420	600
	ν .10-14,м-3	2,7	2,35	2,26	2,01	1,7	1,46

13. Порог коагуляции бутадиен-стирольного латекса, вызванного СаСl₂, равен 210^-2 моль/л. Используя правила Шульце-Гарди и Дерягина-Ландау, рассчитайте значения порога коагуляции для следующих электролитов:NаС1,ВаС1₂, Аl(NO₃)_3.

14. Рассчитайте время половинной коагуляции и константу скорости быстрой коагуляции лиофобной дисперсной системы в воде, если за 7 с число частиц в 1 м³ изменилось с 3,22 10¹⁶ до 2,42 10¹⁶. Вязкость среды η = 1·10^-3 Па·с, Т = 293 К. Сравните значение константы скорости быстрой коагуляции, рассчитанной теоретически с экспериментальной величиной.

15. Во сколько раз уменьшится общее число частиц дыма оксида цинка ν_о, равное 110¹⁶ м³, через 10 с и 50 с после начала коагуляции? Константа скорости коагуляции К =

310^-16 м³/с.

16. Рассчитайте и постройте в координатах  = f(τ) кривые изменения общего числа частиц золя золота при его коагуляции в интервалах времени 5, 10, 20, 40, 60 с. Первоначальное число частиц в 1 м³ = 2,010¹⁵ , время половинной коагуляции = 200 с.

17. Рассчитайте время половинной коагуляции аэрозоля с дисперсностью 0,25 нм и концентрацией 1,510^-3 кг/м³, если константа скорости быстрой коагуляции К = 5,810^-18 м³/с. Плотность частиц аэрозоля равна 2200 кг/м³.

18. Во сколько раз уменьшится число частиц _о дыма мартеновских печей через I, 10 и 100 с после начала коагуляции? Средний радиус частиц 210^-8 м; концентрация 110^-3 кг/м³. Плотность 2,210³ кг/м³; константа Смолуховского K = 310^-16 м³/с.

19. Первоначальное число частиц в 10^-6 м³ золя _о составляет 510⁸, время половинной коагуляции 335 с. Определите общее число частиц через 100, 200, 350 и 400 с после начала коагуляции. Постройте график 1/ = f( ).

20. Рассчитайте и постройте графическую зависимость притяжения сферических частиц полистирола, находящихся в водной среде, от расстояния между поверхностями частиц, равного 2, 4, 8, 10, 15, 20 нм. Радиус частиц равен 40 нм; константа Гамакера А^* = 510^-21 Дж.

21. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии притяжения двух плоскопараллельных пластин в водной среде от расстояния между ними, равного 5, 10, 25, 50, 75, 100 нм. Константу молекулярных сил Гамакера примите равной 210^-20 Дж.

22. Рассчитайте и постройте потенциальную кривую взаимодействия сферических частиц полистирольного латекса радиусом 100 нм в водном растворе NаС1, если потенциал φ_δ = 30 мВ; константа Гамакера А^* =1,110^-20 Дж; параметр χ = 0,710⁸ м^-1, температура 293 К. Значение суммарной энергии взаимодействия частиц определите при расстояниях между их поверхностями h=2, 5, 10, 20, 40, 60, 80,100 нм.

23. Рассчитайте и постройте потенциальную кривую взаимодействия плоскопараллельных пластин большой толщины в водном растворе одновалентного электролита по следующим данным: потенциал диффузного слоя φ_δ = 20 мВ; χ = 0,5710⁷ м^-1; константа Гамакера Å =1,2510^-20 Дж; диэлектрическая проницаемость среды 80,1. Значение энергии взаимодействия рассчитайте для расстояния между поверхностями пластин 5, 10, 20, 30 и 50 нм при 293 К.

24. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии электростатического отталкивания двух плоcкопараллельных пластин в водном растворе КCl при расстояниях между поверхностями, изменяющимися от 5 до 200 нм. Потенциал диффузионного слоя φ_δ = 310^-2В; χ = 5,710⁶ м^-1; температура раствора равна 293К; диэлектрическая проницаемость среды  = 80, радиус частиц 60 нм.

25. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии электростатического отталкивания сферических частиц в водном растворе КС1 по следующим данным: потенциал φ_δ = 0,02 В; температура 300 К; концентрация электролита с = 210³ моль/л; диэлектрическая проницаемость среды  = 77,8. Расстояние между частицами изменяется от 5 до 150 нм, χ = 5,710⁶ м^-1 , радиус частиц 50нм.

26. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии межмолекулярного притяжения сферических частиц полиметилметакрилата, находящегося в водной среде, от расстояния между частицами 2, 5, 10, 15, 20 нм. Радиус частиц равен 70 нм; константа Гамакера А* =0,7210^-20 Дж.

27–37. При достаточно медленном введении концентрированного раствора вещества В в разбавленный раствор вещества А возможно образование гидрозоля вещества С. Напишите формулу мицеллы и укажите знак электрического заряда коллоидной частицы золя. Для какого из перечисленных электролитов порог коагуляции является наименьшим?

№	А	В	С	Электролиты
27	MgCl2	NaOH	Mg(ОН)2	K2SO4; ZnCl2; AlCl3
28	(NH4)2S	AgNO3	Ag2S	BaCl2; K3PO4; Na2SO4
29	СaCl2	H2SO4	CaSO4	(NH4)2SO4; ZnCl2; FeCl3
30	Pb(NO3)2	HCl	РbCl2	NaJ; LiCl; CsNO3
31	CrCl3	NH4OH	Cr(OH)3	Na2SO4; ThCl4; K3PO4
32	K2CrO4	AgNO3	Ag2CrO4	KJ; CaCl2; NaBr
33	Н2О	FeCl3	Fe(OH)3	Na2SO4; Al(NO3)3; СаCl2
34	K2MoO4	Pb(NO3)3	PbMoO4	KCl; NaJ; CsNO3
35	AgNO3	Na2HPO4	Ag2HPO4	BaCl2; K3PO4; Th(NO3)4
36	Na2S	NiSO4	NiS	(NH4)2SO4; AlCl3; Na3PO4
37	NaF	SrCl2	SrF2	ZnCl2; Na2SO4; Al(NO3)3