- •5) Почему давление насыщенного пара зависит от формы поверхности жидкости?
- •6) Почему в случае смачивания капилляров жидкость в нем поднимается, а при не смачивании, наоборот, опускается?
- •7) Какие параметры используют для количественной характеристики адгезии и смачивания?
- •13) Что понимается под адсорбцией, абсорбцией, адсорбентом, адсорбатом, адсорбтивом?
- •14) В чём принципиальное отличие адсорбции на твёрдых поверхностях от адсорбции на поверхности жидкости?
- •15) Какие величины используют для количественного описания адсорбции? Дайте определение этих величин и покажите как их можно вычислить в общем виде?
- •16) Как можно рассчитать гиббсовскую адсорбцию по изотерме поверхностного натяжения.
- •17) Как можно определить параметры молекул пав ( и ).
- •18) У какой горячей или холодной воды на границе с воздухом больше поверхностное натяжение, и почему?
- •19) Какая жидкость лучше смачивает гидрофобную поверхность вода или бензол? Ответ аргументировать.
- •20) Почему процесс диспергирования твердых веществ легче происходит в присутствии пав?
- •21) Какие самопроизвольные процессы, протекающие в поверхностном слое, обусловлены уменьшением площади поверхности раздела фаз? Перечислите их и дайте характеристику.
- •22) Охарактеризуйте самопроизвольные процессы, протекающие в поверхностном слое, которые приводят к уменьшению поверхностного натяжения на границе раздела фаз?
- •2 9) Изобразите основные типы изотерм полимолекулярной адсорбции и опишите взаимодействие адсорбент-адсорбат для разных типов изотерм бэт.
- •30) Что понимается под поверхностной активностью? Как ее можно определить?
- •31) Каким процессом является адсорбция, экзотермическим или эндотермическим? Как на ее величину будет влиять повышение температуры и почему?
- •32) Назовите основные виды зависимости адсорбционного равновесия. Что понимается под состоянием адсорбционного равновесия?
- •3 4) Как осуществляется расчёт удельной поверхности адсорбента методом бэт?
- •35) В чем принципиальное отличие адсорбции из растворов электролитов от молекулярной адсорбции?
- •36) Как влияет собственный радиус иона на его способность к адсорбции?
- •37) Какие адсорбенты называют ионитами?
- •38) Дайте определение и назовите объекты исследования коллоидной химии.
- •39) Охарактеризуйте значение коллоидной химии для развития промышленности и охраны окружающей среды.
- •40) Основные признаки дисперсных систем – гетерофазность и дисперсность, какой из них является более универсальным? Почему?
- •41) Какие количественные характеристики дисперсности Вы знаете? Дайте их характеристику.
- •42) Перечислите основные признаки, положенные в основу классификации дисперсных систем.
- •43) Как будут ориентированы молекулы пав на границах раздела фаз: масло – вода и вода – воздух?
- •44) Почему в эмпирическом уравнении Шишковского константа «в» одинакова для всех соединений одного гомологического ряда?
- •45) Если из водного раствора нужно адсорбировать органические вещества, то какой следует выбрать адсорбент полярный или неполярный?
- •46) Для получения абсолютного спирта, то есть извлечения из спирта примесей воды какой следует выбрать адсорбент (полярный или неполярный)?
- •47) Изобразите каплю воды на гидрофобной поверхности и укажите краевой угол смачивания?
- •48) Каким определением поверхностного натяжения пользуются при выводе уравнения Лапласа?
- •49) Приведите вывод уравнения Лапласа и дайте его анализ.
- •50) В чем выражаются особенности адсорбции пав на твердой поверхности?
- •51) Какая поверхность будет лучше смачиваться водой: стекла или фторопласта?
- •52) Изобразите рисунки, которые необходимы для вывода уравнений для расчета работы когезии и адгезии. Каким определением поверхностного натяжения при этом нужно пользоваться?
- •53) Чем обусловлено броуновское движение частиц дисперсной фазы в жидкой или газообразной среде?
- •54) От каких факторов зависит интенсивность движения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде?
- •56) Что понимается под диффузией и от каких факторов зависит скорость диффузии? Каков физический смысл коэффициента диффузии?
- •58) Как можно увеличить скорость седиментации коллоидных частиц?
- •59) Что понимается под седиментационно-диффузионным равновесием? Каков физический смысл гипсометрической высоты (h)?
- •60) Какой заряд (положительный или отрицательный) в соответствии с правилом Кена приобретает поверхность волокон смоченной водой фильтровальной бумаги?
- •61) Составьте задачу, для решения которой нужно использовать правило Панета-Фаянса.
- •67) Почему электрофорез и электроосмос называют электрокинетическими явлениями 1-го рода, а потенциал протекания и потенциал седиментации явление 2-го рода?
- •68) Почему лиофильные системы обладают агрегативной устойчивостью и как можно разрушить лиофильную систему?
- •69) Почему лиофобные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми? Перечислите факторы, которые обеспечивают агрегативную устойчивость лиофобных систем.
- •72) Какие закономерности наблюдаются при коагуляции золей смесью электролитов?
- •73) Какова природа сил притяжения в соответствии с теорией длфо? Изобразите график, иллюстрирующий зависимость этих сил от расстояния между частицами.
- •79) Как влияют на величину электрокинетического потенциала индифферентные электролиты? Какое состояние системы называется изоэлектрическим?
- •80) Что представляет собой релаксационный эффект, электрофоретическое торможение и поверхностная проводимость? Когда их нужно учитывать при расчете величины электрокинетического потенциала?
- •81) Что понимается под устойчивостью дисперсной системы? Назовите виды устойчивости и дайте их характеристику.
- •82) Что такое расклинивающее давление и каковы причины его возникновения? Назовите составляющие расклинивающего давления.
- •83) Что такое осмос? Каковы особенности осмотического давления в коллоидных растворах?
- •84) Чем обусловлено светорассеяние в дисперсных системах и истинных растворах? Какими параметрами количественно характеризуют рассеяние света в системе?
- •85) Что называется оптической плотностью и что она характеризует?
- •86) Каковы особенности рассеяния света для малых и больших частиц дисперсной фазы?
- •87) Что выражают диаграммы Ми?
- •88) Какую зависимость выражает закону Бугера-Ламберта-Бера?
- •89) Особенности адсорбции поверхностно-активных веществ и в чем заключается различие между гиббсовскими и ленгмюровскими адсорбционными слоями.
- •90) К каким системам молекулярно-дисперсным, гомогенным, коллоидно-дисперсным или лиофильным применимы понятия фаза и гетерогенность?
- •91) Как называются дисперсные системы при наличии или отсутствии в них взаимодействия между частицами дисперсной фазы?
- •92) Что представляет собой работа, затрачиваемая на обратимый разрыв тела и отнесенная к единице площади сечения?
- •94) В чем заключается инверсия смачивания и какое практическое значение она имеет?
- •95) Что такое обменная адсорбция? в чем заключается ее практическое значение? Объясните на примерах действие катионитов и анионитов.
- •96) Где находится практическое применение коллоидные поверхностно-активные вещества? в чем заключается механизм их моющего действия?
- •97) Чем отличаются коллоидные пав от истинно растворимых? Что называется критической концентрацией мицеллообразования ккм?
- •98) Какие существуют методы определения ккм? в чем заключается суть этих методов? Что общего между ними?
- •99) Что понимают под явлением солюбилизации? Чем оно обусловлено и каково практическое значение этого явления?
- •100) Можно ли очистить раствор коллоидного пав от ионов электролита с помощью диализа?
95) Что такое обменная адсорбция? в чем заключается ее практическое значение? Объясните на примерах действие катионитов и анионитов.
Обменная адсорбция - обмен ионов между двойным электрическим слоем адсорбента и средой.
При контакте ионита с раствором электролита по истечении некоторого времени установится равновесие между концентрациями ионов в ионите и в растворе, называемое ионообменным равновесием.
Ионный обмен перспективный и широко применяемый в различных отраслях промышленности технологический процесс. Применение ионообменных методов позволяет решать задачи, связанные с комплексной переработкой полезных ископаемых и охраной окружающей среды от загрязнений.
В целом фаза ионита должна быть электронейтральной. По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на: катиониты (обмениваются катионами), аниониты (обмениваются анионами) и амфолиты – в зависимости от рН среды способны обменивать анионы или катионы.
Регенерация катионита – обратное замещение его сорбированных ионов ионами H+ или Na+ , достигается промывкой отработанного катионита кислотой (H+ - катионита) или раствором хлорида натрия ( Na+ - катионита):
2RKat-Me++ H2SO4=2RKat- H++Me2SO4;
RKat-Me++NaCl=RKat-Na++MeCl .
Регенерация анионитов осуществляется промывкой истощенного анионита
2-4%-ми водными растворами NaOH,Na2CO3 или NH4OH.
96) Где находится практическое применение коллоидные поверхностно-активные вещества? в чем заключается механизм их моющего действия?
Практическое применение коллоидных ПАВ Важнейшей областью применения коллоидных ПАВ является использование их в качестве моющих средств (детергентов). В моющем процессе наблюдается ряд физико-химических явлений: адсорбция, смачивание, эмульгирование, стабилизация. В большинстве случаев загрязнения представляют собой многокомпонентную смесь жидких (маслянистых) и твердых (пыль, копоть) веществ, которые образуют иногда сильно структурированную систему. Вода является полярной жидкостью, обладает большим поверхностным натяжением и не смачивает такие загрязнения, а, следовательно, и не удаляет их.
Так как неполярные загрязнения не смачиваются водой, то при введении в водный раствор молекул ПАВ они адсорбируются на поверхности загрязнения, ориентируясь при этом в соответствии с правилом уравнивания полярностей П.А. Ребиндера. Процесс адсорбции идѐт в сторону выравнивания полярностей контактирующих фаз, и тем сильнее, чем больше первоначальная разность полярностей.
Поэтому адсорбционный слой ориентирован полярной гидрофильной частью в сторону водной фазы, а к неполярной твѐрдой поверхности обращена неполярная часть ПАВ. Адсорбционный слой молекул ПАВ экранирует твѐрдую поверхность и сообщает ей полярные свойства. Происходит уменьшение поверхностного натяжения раствора в результате чего он смачивает загрязнения, проникает в трещины и поры. Все это приводит к снижению адгезии загрязнений к твѐрдой поверхности. При механическом воздействии угол смачивания увеличивается, и, в конце концов, частицы загрязнения переходят в раствор.
Адсорбция молекулы ПАВ на загрязнениях и отмытой поверхности препятствует укрупнению и осаждению частиц загрязнений на чистой поверхности. В результате частицы загрязнителя стабилизируются во взвешенном состоянии в растворе и удаляются вместе с ним.
Следует иметь в виду, что наряду с адсорбцией при этом имеют место такие явления, как расклинивающее давление, капиллярные процессы. Капиллярное давление, вызывающее всасывание растворов в микротрещины и поры, достигает 150-260 МПа, расклинивающее давление 800-100 МПа. Водные растворы ПАВ при концентрациях, которые превышают концентрацию ККМ, поглощают значительное количество нерастворимых в воде веществ типа масел, жиров, которые солюбилизируются в мицеллах ПАВ.
Таким образом, моющее действие ПАВ заключается в следующем:
- в присутствии ПАВ вследствие уменьшения поверхностного натяжения раствора улучшается смачивание твердой поверхности, жидкость лучше проникает в тонкие капилляры;
- молекулы ПАВ, адсорбируясь на поверхности ткани и частицах твердых и жидких загрязнений, создают адсорбционный слой, который способствует отрыву частиц и переходу их в моющую жидкость;
- адсорбционные плѐнки на поверхности частиц загрязнений придают им высокую агрегативную устойчивость и препятствуют их прилипанию к поверхности волокна в другом месте;
- в присутствии ПАВ образуется пена, которая способствует механическому уносу частиц загрязнений с поверхности;
- масляные загрязнения удерживаются в воде вследствие солюбилизации.
При этом существует равновесие между процессами:
1) удерживания загрязнений на твердой поверхности под действием сил поверхностного натяжения и механического захвата
2) Уход загрязнений с поверхности твердого тела во взвешенное состояние под действием детергентов.
Перемешивание сдвигает равновесие в сторону ухода загрязнений с поверхности твердого тела и влияет на моющее действие ПАВ так же, как и температура на скорость химической реакции, то есть ускоряет их моющее действие. Поэтому машинная стирка эффективнее по сравнению с ручной стиркой.
С повышением концентрации ПАВ свыше ККМ их моющее действие не усиливается. Следовательно, моющее действие определяется лишь концентрацией мономеров, а мицеллы играют роль "депо", возмещая убыль мономеров ПАВ, расходуемых на смачивание, диспергирование, пенообразование.