Раздел 1

«Поверхностные явления»

Задача 1

Определить величину удельной поверхности суспензии каолина, плотность которого =2,5*10³ кг/м³, если её частицы принять шарообразными со средним диаметром, равным 0,5*10^-6м. Суспензию считать монодисперсной.

Дано:	Решение:
Найти:

Задача 4

Вычислить поверхностное натяжение глицерина, если в капилляре с радиусом 0,4*10^-3м он поднялся на высоту 26,8*10^-3м. Плотность глицерина 1,26 г/см³.

Дано:	Решение:
Найти:

Контрольные вопросы:

11. В чем сущность явления смачивания? Что такое краевой угол смачивания, и как он определяется?

Смачивание – это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или другим жидким телом при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно является газом (воздух). Степень смачивания количественно характеризуется безразмерной величиной косинуса краевого угла (угла смачивания), или просто краевым углом.

Действие когезионных сил направлено от границы между твердой, жидкой и газообразной фазами по касательной к сферической поверхности капли (силы гравитации не учитываются). Угол, который образован касательными к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, и имеет вершину на линии раздела 3х фаз, называется краевым углом или углом смачивания.

20. Что такое хроматография? В чем заключается физико-химический смысл хроматографического разделения веществ?

Хроматография - это метод разделения и анализа смесей веществ, основанный на различном распределении веществ между двумя фазами: подвижной и неподвижной.

Принцип хроматографического метода разделения основан на различии в адсорбции веществ, что обуславливается природой адсорбируемых веществ и природой адсорбентов. При адсорбционном равновесии различные вещества неодинаковое время находятся на поверхности адсорбента. Вещество, которое сильнее адсорбируется, дольше удерживается на поверхности адсорбента. В процессе прохождения через слой адсорбента смеси веществ непрерывно совершаются акты адсорбции-десорбции, в результате которых сильносорбирующиеся вещества «отстают» от слабосорбирующихся. Чем толще слой адсорбента, тем лучше разделение.

Раздел 2

«Электрокинетические явления»

Задача 1

Вычислить скорость электрофореза коллоидных частиц берлинской лазури в воде, если -потенциал составляет 0,058В, градиент напряжения внешнего поля Н=5*10²В/м, вязкость среды 10^-3Па*с, диэлектрическая проницаемость 81, электрическая константа 8,85*10^-12Ф/м.

Дано:	Решение:
Найти:

Задача 2

Найти -потенциал для суспензии кварца в воде. При электрофорезе частицы перемещаются к аноду: смеще ние границы составило 5*10^-2м за 180с, градиент напряженности внешнего поля 10*10^-2В/м,

Дано:	Решение:
Найти:

Контрольные вопросы:

3. Как образуется двойной электрический слой (ДЭС) на поверхности частицы? Что такое адсорбционный слой ионов и диффузный слой?

Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентирования полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью, называются потенциалоопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами. Двойной электрический слой возникает при контакте двух фаз, из которых хотя бы одна является жидкой. Стремление системы понизить поверхностную энергию приводит к тому, что частицы на поверхности раздела фаз ориентируются особым образом. Вследствие этого контактирующие фазы приобретают заряды противоположного знака, но равной величины, что приводит к образованию двойного электрического слоя. Можно выделить три механизма образования ДЭС:

1. Переход ионов или электронов из одной фазы в другую (поверхностная ионизация). Примером может служить диссоциация поверхностных функциональных групп, принадлежащих одной из фаз (как правило, твердой). Для определения знака заряда поверхности используется правило Фаянса — Панета

2. Преимущественная адсорбция в межфазном слое ионов одного знака.

3. Ориентирование полярных молекул в поверхностном слое. По этому механизму ДЭС образуется в случае, если вещества, составляющие фазы системы не могут обмениваться зарядами. Для определения знака заряда поверхности используют правило Кёна, гласящее, что из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость.

В отсутствие теплового движения частиц, строение двойного электрического слоя подобно строению плоского конденсатора. Но в отличие от идеального случая, ДЭС в реальных условиях имеет диффузное (размытое) строение. Согласно современной теории структуру ДЭС составляют два слоя:

Слой Гельмгольца или адсорбционный слой, примыкающий непосредственно к межфазной поверхности. Этот слой имеет толщину δ, равную радиусу потенциалопределяющих ионов в несольватированном состоянии.

Диффузный слой или слой Гуи, в котором находятся противоионы. Диффузный слой имеет толщину λ, которая зависит от свойств системы и может достигать больших значений. Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле:

АДСОРБЦИОННЫЙ СЛОЙ - слой, образованный на поверхности раздела адсорбента на границе с другой средой (газом, жидкостью или твердым телом), состоящей из адсорбированных молекул, и характеризующийся повышенной концентрацией по сравнению с их концентрацией в объемах обеих фаз.

6. Что такое электрокинетический потенциал ( -потенциал), где он возникает, и чем определяется его величина?

Если мицеллу поместить в электрическое поле, то слабоудерживаемые ионы диффузного слоя начнут перемещаться к одному из электродов, а частицы с противоположным зарядом – к другому. Молекула как бы «разрывается» по границе между адсорбционными и диффузионными слоями противоинов. На указанной границе (часто ее называют границей скольжения) возникает электрокинетический потенциал, являющийся частью полного скачка потенциала. Величина электрокинетического потенциала определяется толщиной двойного электрического слоя.