Примеры решения задач

Пример 1.

Является ли кокаин поверхностно - активным веществом, если число капель одного объема 0,2М раствора кокаина – 100, а число капель дист.H₂O – 50. δ(H₂O)= 72,75·10^-3 Н/м?

Решение:

Расчет поверхностного натяжения кокаина проводим по формуле:

= 72,75х10^-3 х50/ 100 = 37,88х10^-3 Н/м.

Ответ: δ водного раствора кокаина равен 37,88х10^-3 Н/м , что меньше воды чем у воды, а, значит, кокаин – ПАВ.

Пример 2.

При уменьшении концентрации новокаина и кокаина в растворах с 0,2 моль/л до 0,15 моль/л поверхностное натяжение возросло с 6,910^-2н/м до 7,110^-2 н/м у новокаина, а у раствора кокаина 6,510^-2 н/м до 7,010^-2 н/м. Сравните величины адсорбции этих веществ в данном интервале концентраций. Т = 293 К, R = 8,31 Дж/(мольК).

Решение:

Г= - [(С_ср / R•T)•(d•δ / d·C)]

C_cр.=(0,2+0,15) / 2=0,175

Г_нов.= - [0,175 / (8,31·293)]·[(7,1-6,9)·10^-2 / (0,15-0,2)]=2,87·10^-6 моль/м²

Г_кок.=-[0,175 / (8,31·293)]·[(7,0-6,5)·10^-2 / (0,15-0,2)]=7,19·10^-6 моль/м²

Ответ: Адсорбция кокаина при прочих равных условиях выше.

Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислить поверхностное натяжение воды при 20^оС по данным сталагмометрического исследования: число капель воды – 31, число капель ацетона – 95. Поверхностное натяжение ацетона при 20^оС равно 23,70 ·10^-3Н/м.

2. Вычислить поверхностное натяжение этилового спирта при 25^оС, если число капель воды – 32, а спирта – 64. Масса капель спирта и воды равны 4,713 и 4,724 г соответственно. Поверхностное натяжение воды при 25^оС равно 71,9710^-3 Н/м .

3. Является ли новокаин поверхностно-активным веществом, если число капель одного объема 0,1М раствора новокаина равно – 74, а число капель дист.H₂O – 37. δ(H₂O) = 72,7510^-3 Н/м.

4. Из сталагмометра при 24⁰С выпустили сначала воду, затем этанол. При этом число капель составило 29 и 76 соответственно. Уменьшится или увеличится поверхностное натяжение этанола и во сколько раз, если температуру повысить до 60⁰С (σ_спирта(60⁰С) = 18,4310^-3Н/м; ρ_спирта = 0,79 г/мл)?

5. Имеются растворы одинаковой концентрации: H₂SO₄ и масляной кислот. Подсчет капель сталагмометрическим методом показал: число капель H₂O – 28, H₂SO₄ – 20 и масляной кислоты-56.Какая кислота является ПАВ, какая ПИВ, если δ(H₂O)= 72,7510^-3 Н/м.

6. Выполняется ли правило Дюкло-Траубе , если известно:

кислота	С, моль/л	σ, мН/м
пропионовая	0,0312	69,5
	0,0625	67,7
масляная	0,0312	65,8
	0,0625	60,4

7. Определите тип адсорбции (положительная или отрицательная) в воде и H₂SO₄, если концентрация кислоты 2,33 моль/л, поверхностное натяжение раствора 75,210-3 Н/м, поверхностное натяжение воды 72,7510^-3 Н/м, t = 18С, R = 8,31 Дж/(мольК).

8. Определите тип адсорбции (положительная или отрицательная) при растворении в воде ацетона, если концентрация ацетона в воде – 29 г/л, поверхностное натяжение раствора – 59,4∙10^-3Н/м, поверхностное натяжение воды – 73,49∙10^-3Н/м, t=15 ⁰С.

9. Емкость адсорбента ( Г_max ) по холестерину составляет 0,7 мкмоль/г. Какая масса холестерина адсорбируется из плазмы крови, содержащей 4,8 мкмоль/мл холестерина, если К = 2 мкмоль/мл, М_хол. =386,6 г/моль.

10. Как изменится величина адсорбции холестерина, если концентрация холестерина в плазме крови увеличивается с 4,8 мкмоль/мл (Г=4,9·10^-7 моль/г) до 5,4 мкмоль/мл, при условии, что Г_max=0,7 мкмоль/г, К=2 мкмоль/мл, М_хол. =386,6г/моль.

11. Поверхностное натяжение водного раствора, содержащего поверхностно-активное вещество в концентрации 0,056 моль/л, при 293К равно 4,33·10^-2н/м. Вычислите величину адсорбции ПАВ из раствора с концентрацией 0,028 моль/л при 293К (R=8,31Дж/мК, δ (H₂O)= 72,7510^-3 Н/м.

12. Концентрация кетоновых тел, накапливаемых в крови больных сахарным диабетом в течение суток, достигает 0,2 моль/л. Какое количество кетоновых тел адсорбируется из крови при гемосорбции, если Г_мах = 3 ·10^-3 моль/г, К = 6 ·10^-2 моль/л?

13. Концентрация холестерина в крови достигла 4,8 моль/л. Какое количество холестерина адсорбируется из крови при гемосорбции, если Г_mах = 2·10^-3моль/г, К=3·10^-2моль/л?

14. Найти величину адсорбции некоторого вещества на границе раствор-воздух при концентрации с₁ по данным поверхностных натяжений растворов при с₁ и с₂ и указанной температуре.

№	Растворенное вещество	С1, моль/л	σ110-3, Дж/м2	С2, моль/л	σ210-3, Дж/м2	t, 0C
1	Фенол	0,0156	58,2	0,0625	43,3	20
2	Анилин	0,0625	68,3	0,1250	61,5	15

15. С увеличением концентрации раствора изомасляной кислоты с 0,125 моль/л до 0,250 моль/л поверхностное натяжение снизилось с 55,1мН/м до 49,7мН/м, а у раствора изовалериановой кислоты с 43,2мН/м до 35,0мН/м. Сравните величины адсорбции двух веществ в данном интервале концентраций при Т=293К.

17.Найдите величину адсорбции гептанола на границе раствор-воздух при концентрации раствора с₁= 0,05 М его поверхностное натяжение равно 62,9610^-3Дж/м², а при с₂=0,06М величина σ₂ = 6210^-3Дж/м². Считая Т=300К.