
- •ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
- •В. Н. Матвеенко
- •Назаров В.В.
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ПРЕДМЕТ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- •2.1.1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.1.2. Полная поверхностная энергия
- •2.2. Адсорбция и поверхностное натяжение
- •2.2.1. Адсорбция, основные определения
- •2.2.2. Метод избыточных величин и адсорбционное уравнение Гиббса
- •2.3. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
- •2.3.1. Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
- •2.4. Дисперсность и термодинамические свойства тел
- •2.4.1. Влияние дисперсности на внутреннее давление
- •2.4.2. Капиллярные явления. Уравнение Жюрена
- •2.5. Энергетика диспергирования и конденсации
- •3.2. Адсорбция на однородной поверхности
- •3.2.2. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
- •3.3. Адсорбция на пористых материалах
- •3.3.1. Теория капиллярной конденсации
- •3.3.2. Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
- •4. АДСОРБЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
- •4.3. Ионообменная адсорбция
- •5. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •5.1.1. Седиментация в гравитационном и центробежном полях
- •5.1.2. Седиментационный анализ
- •5.4. Оптические свойства дисперсных систем
- •6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ
- •6.2. Влияние электролитов на ДЭС. Перезарядка поверхности
- •6.3. Формулы ДЭС (строение мицелл)
- •6.4. Электрокинетические явления
- •7. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •7.2. Лиофильные дисперсные системы
- •7.2.1. Классификация и общая характеристика ПАВ
- •7.2.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация
- •7.2.3. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)
- •7.3. Лиофобные дисперсные системы
- •7.3.1. Факторы устойчивости лиофобных систем
- •7.3.3. Быстрая коагуляция. Уравнение Смолуховского
- •7.3.4. Электролитная коагуляция
- •8. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •8.2. Моделирование реологических свойств
- •8.3. Классификация дисперсных систем по реологическим свойствам
- •ОТВЕТЫ
- •2.1.1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.2. Адсорбция и поверхностное натяжение
- •2.2.1. Адсорбция, основные определения
- •2.3. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
- •2.3.1. Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
- •2.4. Дисперсность и термодинамические свойства тел
- •2.4.1. Влияние дисперсности на внутреннее давление
- •3.1. Межмолекулярные взаимодействия при адсорбции
- •3.2. Адсорбция на однородной поверхности
- •3.2.2. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
- •3.3. Адсорбция на пористых материалах
- •3.3.1. Теория капиллярной конденсации
- •3.3.2. Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
- •1.3. Ионообменная адсорбция
- •5. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •5.1. Седиментация и седиментационный анализ
- •5.1.1. Седиментация в гравитационном и центробежном полях
- •5.1.2. Седиментационный анализ
- •5.2. Броуновское движение, закон Эйнштейна-Смолуховского
- •5.3. Седиментационно-диффузионное равновесие
- •5.4. Оптические свойства дисперсных систем
- •6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ
- •6.1. Образование и строение двойного электрического слоя (ДЭС)
- •6.2. Влияние электролитов на ДЭС. Перезарядка поверхности
- •6.3. Формулы ДЭС (строение мицелл)
- •6.4. Электрокинетические явления
- •7. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •7.1. Седиментационная и агрегативная устойчивость
- •7.2. Лиофильные дисперсные системы
- •7.2.1. Классификация и общая характеристика ПАВ
- •7.2.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация
- •7.2.3. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)
- •7.3. Лиофобные дисперсные системы
- •7.3.1. Факторы устойчивости лиофобных систем
- •7.3.3. Быстрая коагуляция. Уравнение Смолуховского
- •7.3.4. Электролитная коагуляция
- •8. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •8.1. Механизм структурообразования в дисперсных системах
- •8.2. Моделирование реологических свойств
- •8.3. Классификация дисперсных систем по реологическим свойствам
- •Учебное издание
А) |
psexp |
аVм |
|
|
; |
|
Б) |
|
2аVм |
|
|
|
|||||||
|
|
|
RTr |
|
|
|
|
p exp |
|
RTr |
; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
аV |
|
|
|
|
|
|
2аV |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В) |
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
м |
|
, |
||||||
psexp |
|
RTr |
|
; |
Г) psexp |
|
RTr |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ps – давление насыщенного пара; – поверхностное натяжение; Т – температура; Vм – мольный объём; R – универсальная газовая постоянная. 15. Для протекания капиллярной конденсации необходимы следующие условия:
А) капиллярной конденсации должна предшествовать мономолекулярная адсорбция;
Б) капиллярной конденсации должна предшествовать полимолекулярная адсорбция;
В) жидкий адсорбат должен смачивать стенки пор; Г) жидкий адсорбат не должен смачивать стенки пор; Д) адсорбент должен содержать макропоры; Е) адсорбент должен содержать микропоры;
Ж) адсорбент должен содержать переходные поры (мезопоры).
3.3.2.Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
1.Особенность адсорбции на микропористых телах состоит в том, что:
А) адсорбированные молекулы не могут взаимодействовать между
собой;
Б) адсорбция является полимолекулярной, при которой с поверхностью поры не взаимодействуют молекулы второго и последующих адсорбционных слоёв;
В) проявляется "ситовой эффект".
2.Теория объёмного заполнения микропор применима при адсорбции в: А) макропорах; Б) переходных порах; В) микропорах.
3.Особенностью характеристической кривой адсорбента является:
А) её температурная инвариантность; Б) наличие гистерезиса; В) наличие точек экстремума.
46

4.Свойство аффинности характеристических кривых заключается в том, что:
А) положение характеристической кривой не зависит от температуры для данной пары адсорбат – адсорбент;
Б) форма характеристических кривых не зависит от типа адсор-
бента;
В) при адсорбции одного и того же адсорбата на двух разных адсорбентах характеристические кривые совпадают друг с другом;
Г) при адсорбции двух разных адсорбатов на одном и том же адсорбенте отношение адсорбционных потенциалов при одинаковых значениях адсорбционного объёма является постоянной величиной.
5.Температурная инвариантность характеристических кривых означает,
что:
А) |
s |
0 ; |
Б) |
s |
0 ; |
В) |
s |
0 ; |
Г) |
s |
0 |
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
T |
|
|
|
V |
|
|
|
p T |
|
|
|
p |
|
|
где – адсорбционный потенциал; V – объём адсорбата; р – равновесное давление пара адсорбата; Т – температура.
6. Обобщённое уравнение изотермы адсорбции в микропорах имеет вид lnА = …
|
|
|
|
|
T |
n |
|
|
|
p |
|
|
n |
|
|
|
|
T |
n |
|
|
p |
n |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
Б) ln A |
|
-B |
|
ln |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
n |
p |
|
|
||||||||||||||
А) ln A +B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
p |
Р |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
n |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
||||||||||
|
|
|
|
T |
n |
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
|
|
|
|
; |
Г) ln A |
|
B РT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
В) ln A |
|
-B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
ln( |
|
|
) , |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ps |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где А0 – максимальная адсорбция; В – константа; – коэффициент аффин-
ности; Т – температура; р – равновесное давление пара; ps – давление насыщенного пара; n – константа.
7. Выберите правильное выражение для адсорбционного потенциала s =
|
|
ln |
|
p |
|
|
ln |
|
ps |
ln |
|
|
p |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
p |
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
p |
|
|
p |
|
|
||||||||
|
А) |
|
|
s |
|
; |
Б) |
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
аVM |
|
|
|
аV |
|
|
|
; В) |
|
RT |
|
; Г) RTln |
p |
|
, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где р – равновесное давление пара; ps – давление насыщенного пара адсорбата.
8. Выберите рисунок, на котором показан общий вид характеристической кривой адсорбента:
47

|
А) |
|
Б) |
|
В) |
V |
Г) |
V
V |
V |
|
( – адсорбционный потенциал; V – адсорбционный объём).
9. Выберите рисунок, на котором показана Ленгмюрав координатах линейной формы обобщённого уравнения теории объёмного заполнения микропор Дубинина:
lnA |
А) |
|
|
|
lnA |
Б) |
|
|
lnA |
В) |
|
|
|
|
|
1 |
|
Г) |
|
lnK |
|
|
|
|
lnА0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lnA0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A0 |
|
|
|||||
|
|
p n |
|
|
p n |
|
p |
|
n |
|
ps |
||||||||
|
|
s |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
ln |
s |
|
|
ln |
s |
|
ln |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|||||||||
|
|
p |
|
|
p |
|
p |
|
|
|
|
|
(А – адсорбция; А0 – максимальная адсорбция; р – равновесное давление пара адсорбата; ps – давление насыщенного пара адсорбата; K – константа адсорбционного равновесия; n – константа).
4.АДСОРБЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
4.1.Адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ)
1.При адсорбции ПАВ на границе раздела водный раствор-воздух разницей между величинами абсолютной адсорбции и гиббсовской адсорбции можно пренебречь, поскольку:
А) концентрация ПАВ в объёме раствора значительно меньше, чем в поверхностном слое;
Б) концентрация ПАВ в поверхностном слое значительно меньше, чем в объёме раствора;
48

В) количество ПАВ в поверхностном слое, значительно больше, чем в объёме раствора.
2. Изотерма поверхностного натяжения = f(c) водного раствора ПАВ при со-
блюдении закона Генри описывается уравнением = |
|
|
||
А) 0 + RTKГc; |
Б) |
0 – RTln(KГc); |
В) |
0 – RTln(1 + KГc); |
Г) 0 – RTKГc; |
Д) |
0 + RTln(KГc); |
Е) |
0 + RTln(1 – KГc), |
где 0 – поверхностное натяжение воды; KГ – константа Генри; с – концентрация раствора ПАВ; Т – температура; R – универсальная газовая постоянная.
3. В области действия закона Генри поверхностная активность g ПАВ определяется выражением g =
А) KГc; |
Б) RTKГc; |
В) RTKГ; |
Г) –RTKГ; Д) –RTKГc, |
где KГ – константа закона Генри; с – концентрация раствора ПАВ; Т – темпера- |
|||
тура; R – универсальная газовая постоянная. |
|
4. Изотерма поверхностного натяжения = f(c) водного раствора ПАВ при выполнении уравнения Ленгмюра описывается уравнением =
А) 0 – A RTln(1 – Kc); |
Б) 0 – A RTln(Kc); |
В) 0 – A RTln(1 + Кс); |
Г) 0 + A RTln(1 + Кс); |
Д) 0 + A RTln(1 – Kc); |
Е) 0 + A RTln(Kc), |
где 0 – поверхностное натяжение воды; А – максимальная адсорбция ПАВ; K – константа адсорбционного равновесия; с – концентрация раствора ПАВ; Т – температура; R – универсальная газовая постоянная.
5. Уравнение Шишковского получают, объединяя:
А) адсорбционное уравнение Гиббса и закон Генри; Б) адсорбционное уравнение Гиббса и уравнение Ленгмюра;
В) уравнение Гиббса-Гельмгольца и уравнение Ленгмюра; Г) уравнение Гельмгольца-Смолуховского и закон Генри.
6. Выберите рисунок, на котором правильно показана диаграмма распределения концентрации ПАВ с в водном растворе в зависимости от расстояния от поверхности раздела раствор-воздух х.
А) с |
|
Б) с |
В) с |
|
Г) |
с |
|
|
|||
сv |
|
сv |
с , сv |
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
сv |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
x |
|
x |
|
|
x |
|
|
|
|
x |
49

(с – концентрация поверхностно-активного вещества в поверхностном слое; сv – концентрация поверхностно-активного вещества в объёме раствора; – толщина поверхностного слоя).
7. Выберите рисунок, на котором правильно показаны изотерма адсорбции 1 и изотерма поверхностного натяжения 2 для одного и того же раствора ПАВ.
А) А, |
|
Б) А, |
|
В) А, |
Г) А, |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
2 |
2 |
2 |
|
|
с |
|
с |
с |
1 |
|
(А – адсорбция; – |
|
|
|
раствора; 0 – |
||
поверхностное натяжение |
поверхностное |
натяжение воды; с – концентрация раствора ПАВ).
4.2.Адсорбционные пленки, их характеристики
1.Соотношение sм = RT ( – поверхностное давление; sм – площадь, занимаемая 1 моль адсорбированного вещества; Т – температура; R – универсальная газовая постоянная) называют уравнением состояния:
А) газа; Б) идеального газа;
В) идеального двухмерного газа; Г) идеального раствора.
2.Соотношение (sм– ) = RT ( – поверхностное давление; sм – площадь, зани-
маемая 1 моль адсорбированного вещества; – площадь, занимаемая 1 моль адсорбированного вещества при максимальной адсорбции; Т – температура; R – универсальная газовая постоянная) является уравнением состояния адсорбционных плёнок:
А) газообразных; Б) жидких; В) твёрдых.
3. В каком из ниже перечисленных уравнений учтено взаимодействие между молекулами в адсорбционной плёнке?
50

А) sм = RT; |
Б) (sм– ) = RT; |
|
|
п |
а |
|
|
|
|
В) |
|
|
|
(s |
– Р) |
RT , |
|||
|
|
2 |
м |
||||||
|
|
|
|
|
sм |
|
|
где – поверхностное давление; sм – площадь, занимаемая 1 моль адсорбированного вещества; , – постоянные; R – универсальная газовая постоянная; Т– температура.
4.Весы Ленгмюра были сконструированы для измерения: А) поверхностного натяжения; Б) поверхностного давления;
В) массы адсорбата в поверхностной плёнке; Г) величины адсорбции.
5.Какая область изотермы поверхностного давления соответствует газообразному состоянию адсорбционной плёнки?
I II |
III |
sм
А) I; Б) II; В) III; Г) I и II; Д) II и III; Е) I, II и III,
( – поверхностное давление; sм – площадь поверхности, занимаемая 1 моль адсорбированного вещества).
6. Какая область изотермы поверхностного давления соответствует конденсированному состоянию адсорбционной плёнки?
I II |
III |
sм
А) I; Б) II; В) III; Г) I и III; Д) II и III; Е) I, II и III ( – поверхностное давление; sм – площадь поверхности, занимаемая 1 моль адсорбированного вещества).
7. Выберите правильное соответствие между изотермами поверхностного давления и поверхностно-активными веществами C11H23COOH, C13H27COOH и C15H31COOH:
51