zadachnik_po_KKh

61

29.Рассчитайте молекулярную массу арабинозы, если коэффициент диффузии частиц в воде составляет 5,4·10-5

м2/сут при 291 К. Вязкость воды ηо = 1,06·10-3 Н·с/м2, плотность арабинозы равна 1,618 г/см3. Частицы имеют сферическую форму.

30.Молекулярная масса -рабинозы равна 504 г/моль. Определите коэффициент диффузии -рабинозы

плотностью 1,5 г/см3 в воде с вязкостью ηо = 1,06·10-3 Н·с/м2.

31.Принимая форму коллоидных частиц за

кубическую, определите длину ребра куба, используя следующие данные: в 1 м3 коллоидного раствора содержится 2,8 кг диспергированной ртути при 18оС, осмотическое давление равно 3,45 Н/м2. Плотность ртути равна 13,55 г/см3.

32.Осмотическое давление водного раствора, содержащего 2 кг/м3 α-глиодина, при 250С равно 195,48 Н/м2. Рассчитайте, чему равна молекулярная масса α- глиодина?

33.Осмотическое давление водного раствора гемоглобина равно 483, 9 Н/м2. Концентрация раствора 3,43 кг/м3, температура 1оС. Найдите молекулярную массу гемоглобина.

34.Вычислите длину ребра кубической частицы

коллоидной меди, если осмотическое давление раствора равно 15,4 Н/м2 при температуре 19оС. Концентрация раствора 0,084 кг/м3. Плотность меди 8,93 г/см3.

35.Определите концентрацию коллоидного раствора

ванадия, если осмотическое давление этого золя при 288 К составляет 16970 Н/м2. Длина ребра кубических частиц 1,8 нм. Плотность ванадия 5,88 г/см3.

www.mitht.ru/e-library

62

36. Раствор каучука в толуоле концентрацией 0,8 кг/м3 имеет осмотическое давление 110 Н/м2 при 20оС. Определите молекулярную массу каучука.

37-41. Рассчитайте изменение осмотического давления π2 при условии некоторой астабилизации золя в результате коагуляции. Частичная концентрация до коагуляции ν1, осмотическое давление π1, размер частиц d1, после коагуляции - ν2 и d2.

42. Рассчитайте отношение значение осмотического давления двух гидрозолей, имеющих одинаковую дисперсность, если концентрация первого золя 10 г/л, а второго – 5 г/л.

43. Рассчитайте отношение значения осмотического давления двух гидрозолей, приняв форму частиц сферической, при условии: одинаковая массовая

концентрация, но различная дисперсность d1´ 60 мкм -1, d2´

20 мкм –1.

44. Осмотическое давление стандартного раствора гидрозоля удельной поверхностью Sуд=2,7·108 м-1 равно 1,2·103 Н/м2. Какое осмотическое давление возникает у золя, имеющего размер частиц 64 нм.

www.mitht.ru/e-library

63

45. Вычислите среднее число Авогадро по результатам эксперимента. Диаметр частиц золя 0,53 мкм, температура отсчета 303 К, вязкость среды равна

0,963·10-3 Па·с.

Определите величину осмотического давления гидрозоля, концентрация которого равна 25% мас. при 300 К, есди удельная поверхность частиц составляет Sуд 6,9·105 м2/кг.

47.Определите удельную поверхность порошка

CaSO4 в расчете на единицу массы, если известно, что частица плотностью 3,8·103 кг/м3 оседает в воде (ρо = 1,04·103 кг/м3 и вязкость ηо = 1,06·10-3 Па·с) на высоту 0,2

мза 1140 с.

48.Определите высоту, на которую осядут сферические частицы сульфата бария в течение 0,75 ч.

Удельная поверхность порошка сульфата бария равна 142 м2/кг, плотность сульфата бария и воды 4,5 и 1 г/см3, соответственно, вязкость воды равна 1·10-3 Па·с.

49.Вычислите скорость всплывания капель эмульсии

гексана в 2% растворе алкилсульфоната в воде. Плотность гексана 0,655 г/см3, плотность раствора ПАВ 1 г/см3, вязкость среды 1·10-3 Па·с. Диаметры капель эмульсии равны 1 мкм, 2 мкм и 4 мкм.

50.Рассчитайте и сравните скорость оседания частиц в гравитационном и центробежном полях при следующих условиях: радиус частиц 100 нм, плотность дисперсной

фазы ρ1 = 2·103 кг/м3, плотность дисперсионной среды ρ0

www.mitht.ru/e-library

64

= 1·103 кг/м3, вязкость среды ηо = 1·10-3 Па·с, центробежное ускорение ω2R 200g.

51. Определите радиус коллоидных частиц гидрозоля золота, если при продолжительности центрифугирования в ультрацентрифуге в течение 2 ч 15 мин расстояние коллоидных частиц от оси вращения составляло 3,83 см, а при вращении дополнительно в течение 1 ч 30 мин расстояние границы 3,66 см. Опыты проводились при

20оС, (ρ - ρ0) составляло 18,32·103 кг/м3, ηо 1·10-3 Па·с,

число оборотов центрифуги 5700 об/мин.

52-56. Размер частиц пыли составляет r при заданной плотности. Используя уравнение седиментационнодиффузионного равновесия, рассчитайте высоту над поверхностью Земли, на которой число частиц в 1 м3 аэрозоля уменьшается в 2 раза. Плотностью воздуха пренебречь.

57-61. Частицы аэрозоля оседают в среде воздуха. Рассчитайте скорость седиментации дисперсной фазы с плотностью ρ1 при температуре Т, если размер частиц составляет 10-5, 10-7 и 10-9 м. Плотностью воздуха пренебречь, а его вязкость составляет ηо =1,83·10-5 Па·с.

www.mitht.ru/e-library

62-66. Рассчитайте средний сдвиг ∆ частиц и скорость седиментации Uс золя с плотностью ρ в жидкости с вязкостью ηо и плотностью ρо при температуре Т.

67-71. Рассчитайте концентрацию частиц дыма с2 на высоте h, если на исходном уровне их концентрация составляла с1. Средний радиус частиц r, плотность ρ1 , температура Т. Плотностью воздуха пренебречь.

72-76. Рассчитайте и сравните скорость оседания частиц в гравитационном и центробежном полях при следующих условиях: радиус частиц дисперсной фазы r1 с плотностью ρ1, плотность ρ0 и вязкость среды ηо, центробежное ускорение ω2R.

www.mitht.ru/e-library

66

77. Вычислите среднюю молекулярную массу гемоглобина по нижеприведенным опытным данным. При центрифугировании гемоглобина седиментационное равновесие наступило после 39 ч при 293 К. Число оборотов центрифуги равнялось 8700 об/мин., плотность растворителя 1,0077·103 кг/м3. Парциальный удельный объем гемоглобина 0,749·10-3 м3/кг.

78. По экспериментальным данным Сведберга и Педерсена вычислить среднюю молекулярную массу красного конго. Данные седиментационного равновесия приведены ниже. Парциальный удельный объем красного конго равен 0,6·10-3 м3/кг., плотность растворителя 1,0023·103 кг/м3, число оборотов ротора 299,6 об/с. Расстояние h от оси вращения ультрацентрифуги и соответствующие им концентрации приведены ниже:

с2 , % 53,60 50,46 47,57

www.mitht.ru/e-library

67

с1 , % 50,46 47,57 44,79

79. Сведберг определил молекулярную массу неочищенного яичного белка. Опытные данные следующие: время центрифугирования 41,5 ч, число оборотов центрифуги 10900 об/мин, плотность растворителя 1,007·103 кг/м3, парциальный объем белка 0,741·10-3 м3/кг. Ниже приведены концентрации с1 и с2 на расстояниях h1 и h2 от оси вращения. Вычислите по данным Сведберга среднюю молекулярную массу яичного белка.

80. Определите среднюю молекулярную массу серумглобулина по нижеприведенным данным Сведберга, если условия опыта следующие: седиментационное равновесие установилось через 48 ч при 6920 об/мин ультрацентрифуги. Температура во время опыта 296 К, плотность растворителя 1,0077·103 кг/м3, парциальный удельный объем серумглобулина 0,745·10-3 м3/кг.

81. Сведберг при центрифугировании гемоглобина в течение 39 ч для достижения седиментационного

www.mitht.ru/e-library

68

равновесия получил нижеприведенные данные опыта при при температуре 293 К и 8700 об/мин ультрацентрифуги. Парциальный удельный объем гемоглобина 0,749·10-3 м3/кг, плотность растворителя 1,0 г/см3. По этим данным вычислите среднюю молекулярную массу гемоглобина:

82. Вычислите среднюю молекулярную массу неочищенного яичного белка по экспериментальным данным Сведберга, если время центрифугирования 39 ч при 293 К, число оборотов центрифуги равно 8700 об/мин, плотность растворителя 1,008·103 кг/м3, парциальный удельный объем белка

0,741·10-3 м3/кг. Концентрация с1 и с2 на расстояниях h1 и h2 от оси вращения приведены ниже:

с1, % 0,708 0,641 0,580

с2, % 0,788 0,708 0,641

83. Для гидрозоля Sb2S3 плотностью ρ 3,1·103 кг/м3 в водной среде плотностью ρ0 1,23·103 кг/м3 найдите высоту, на которой концентрация частиц уменьшается в 2,5 раза. Необходимо учесть, что кубические частицы

www.mitht.ru/e-library

69

удельной поверхностью 2,63·108 м-1 находятся при температуре 313 К.

84. В опытах Вестгрена были получены следующие данные: распределение частиц гидрозоля золота по высоте под действием силы тяжести:

Определите средний размер частиц гидрозоля, если плотность дисперсной фазы равна 19,6 г/см3, температура

292К.

85.Для гидрозоля Al2O3 рассчитайте высоту, на которой концентрация частиц уменьшается в 2,5 раза при

условии, что плотность частиц сферической формы составляет 4000 кг/м3, плотность среды 986 кг/м3 при 298

К, удельная поверхность дисперсной фазы составляет

1·108 м-1.

86. Определите радиус частиц гидрозоля трехсернистого мышьяка, если после установления диффузионно-седиментационного равновесия при 290 К на высоте 60 см концентрация частиц уменьшилась в е раз, плотность частиц 1,9·103 кг/м3, плотность воды

0,999·103 кг/м3.

www.mitht.ru/e-library

70

4. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Результаты исследования оптических свойств дисперсных систем имеют большое значение для изучения их структуры, определения размеров и формы частиц, а также концентрации.

В зависимости от оптических свойств частицы и от соотношения между размером частицы и длиной волны света в дисперсных системах могут наблюдаться прохождение света через систему, преломление и отражение света частицами дисперсной фазы, рассеяния света и абсорбция (поглощение) света дисперсной фазой.

Для коллоидных систем, частицы которых меньше длины волны видимой части спектра, характерны рассеяние и абсорбция света.

Интенсивность света, рассеянного единицей объема разбавленной системы со сферическими, непроводящими электрический ток частицами, размер которых мал по сравнению с длиной волны падающего света, выражается уравнением Рэлея:

где Jр и J0 - интенсивности рассеянного и падающего света;

- число частиц 1 м3 золя (численная концентрация);- объем отдельной частицы, м3;

n0 и n1 - показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды;

- длина волны падающего света.

Уравнение Рэлея применимо дня частиц, размер которых составляет не более 0,1 длины световой волны,

www.mitht.ru/e-library