Раздел 3

«Оптические свойства дисперсных систем»

Задача 3

Определите диаметр частиц аэрозоля, используя результаты исследования методом поточной ультрамикроскопии: в объеме 2,2*10^-5м³ подсчитано 87 частиц аэрозоля (дым мартеновских печей). Концентрация аэрозоля –

1*10^-4кг/м³ , плотность дисперсной фазы – 2*10³кг/м³, форма частиц сферическая.

Дано:	Решение:
Найти:

Задача 6

При исследовании гидрозоля золота с помощью ультрамикроскопа в водяном объеме 12*10^-19м³ подсчитано 5 частиц. Приняв форму частиц за шарообразную, рассчитать их средний радиус. Концентрация золя 30*10^-2кг/м³, плотность золота 19,3*10³кг/м³.

Дано:	Решение:
Найти:

Контрольные вопросы:

1. Какие явления наблюдаются при прохождении луча света через дисперсную систему?

При падении лучей света на коллоидную систему свет может поглощаться, отражаться и рассеиваться частицами дисперсной фазы. Отражение света от поверхности частиц происходит по законам геометрической оптики, оно возможно, если размеры частиц превышают длину волны падающего света. Благодаря светтотражению коллоидные растворы легко отличить от молекулярных и ионных. При наблюдении сбоку чистая жидкость или молекулярные растворы представляются оптически пустыми, тогда как в случае коллоидного раствора наблюдается равномерное свечение освещенного участка (эффект Тиндаля). Установлено, что при прохождении через коллоидную систему интенсивность падающего света ослабляется вледствие его поглощения согласно закону Ламберта-Бугера-Бера:

5. Что такое опалесценция и флуоресценция? Как экспериментально отличить опалесценцию от флуоресценции?

Опалесценция - рассеяние света коллоидной системой, в которой показатель преломления частиц дисперсной фазы отличается от показателя преломления дисперсионной среды.

Явление опалесценции по своим внешним признакам сходно с явлением флуоресценции, природа которого связана с внутримолекулярным процессом. В случае флуоресценции часть падающего светового луча сначала избирательно поглощается, а затем вновь испускается ( рассеивается), но уже с иной ( обычно большей) длиной волны.

Опалесценцию коллоидных растворов по внешнему виду невозможно отличить от флуоресценции истинных растворов. Чтобы отличить опалесценцию от флуоресценции, достаточно воспользоваться красным светофильтром. Флуоресценция возбуждается, как правило, коротковолновой частью спектра, вследствие чего при освещении раствора красным светом флуоресценция исчезает, а опалесценция нет.

Раздел 4

«Устойчивость и коагуляция дисперсных систем»

Задача 1

Для коагуляции 10*10^-6м³ золя AgI требуется 0,45*10^-6м³ р-ра Ba(NO₃)₂. Концентрация электролита равна 0,05 кмоль/м³. Найти порог коагуляции золя.

Дано:	Решение:
Найти:

Задача 14

Во сколько раз уменьшится число частиц дыма оксида цинка 20*10¹⁵ в 1м³ через 5 с после начала коагуляции? Константа Смолуховского

К=3*10^-16м³/с.

Дано:	Решение:
Найти:

Контрольные вопросы:

1. Перечислите факторы стабилизации дисперсных систем и объясните, в чем заключается их действие.

Различают следующие факторы стабилизации или устойчивости дисперсных систем:

электростатический (термодинамический), связаны с образованием двойного электрического слоя (ДЭС) на поверхности частиц. ДЭС приводит не только к появлению зарядов но и понижению поверхностной энергии (поверхностного натяжения) на границе раздела;

адсорбционно – сольватационный (термодинамический), состоящий в снижении поверхностной энергии при адсорбции стабилизатора и молекул дисперсной среды на поверхности частиц;

энтропийный (термодинамический), проявляющийся в стремлении системы к равномерному распределению частиц по объему;

структурно – механический (термодинамический и кинетический), заключающийся в образовании слоев ПАВ и ВМС на поверхности частиц. Благодаря переплетению молекул ПАВ на поверхности частиц, образуются высоковязкая стабилизирующая прослойка, которая препятствует слипанию частиц.

Стабилизация реальных дисперсных систем обеспечивается, как правило, действием нескольких факторов одновременно. Каждому фактору стабилизации подбирают метод его стабилизации. Например, электростатический фактор чувствителен к введению электролитов.

6. Чем отличается медленная коагуляция от быстрой?

Согласно теории кинетики коагуляции различают быструю и медленную коагуляцию. При быстрой коагуляции все столкновения частиц эффективны, т.е. приводят к слипанию частиц. Такому положению отвечает условие равенства нулю потенциального барьера и равенства единице стерического множителя ( Е=0, Р=1). Константа скорости быстрой коагуляции равна:

Для медленной коагуляции необходимо учитывать эфективность соударений ( ). Т.к. не каждое соударение является эффективным, константа скорости медленной коагуляции равна: