Приклади розв’язування задач
Задача 1. Золь аргентум броміду добуто змішуванням однакових об'ємів 0,008 Н розчину калій броміду і 0,0096 Н розчину аргентум нітрату. Визначити знак заряду частинок золю і написати формулу міцели золю.
Розв’язування. Золь арнентум броміду утворюється за реакцією:
AgNO3 + KBr → AgBr(т) + KNO3.
Так як у надлишку є AgNO3 (nAgNO3 > nKBr), тоді золь аргентум броміду за наявності стабілізатора AgNO3 буде мати таку будову:
{[(mAgBr) n Ag+]n+ (n – x) NO3–}x+ ∙x NO3–.
Отже, гранула має позитивний заряд.
Задача 2. Обчислити коефіцієнт дифузії високодисперсного аерозолю з радіусом частинок 2∙10-8 м при 293 К, якщо в’язкість повітря 1,8∙10-5Па∙с.
Розв’язування. Коефіцієнт дифузії визначаємо за рівнянням Ейнштейна:
Відповідь. D = 6,04∙10–10 м2/с.
Задача 3. В об'ємі розчину 2∙10-11 м3 методом потокової ультрамікроскопії виявлено 100 часточок золю сірки. Концентрація золю становить 6,5∙10–5 кг/м3, густина 1∙10–3 кг/м3. Обчислити середній радіус часточок, вважаючи їх сферичними.
Розв'язування. Радіус часточок знаходимо за формулою:
Відповідь. r = 1,459∙10–5 м.
Задача 4. Обчисліть швидкість осідання в воді сферичних частинок суспензії при 298 К, якщо радіус частинок 2,0∙10-5 м, густина їх 2,2∙103 кг/м3, густина середовища 1,15∙103 кг/м3, в'язкість води 10-3 Па∙с.
Розв'язування. Швидкість осідання знаходимо за формулою:
Відповідь. υ = 9,137∙10–7 м/с.
Задача 5. Обчислити електрофоретичну рухливість U (м2/(В∙с)) частинок золю коларголу, якщо величина дзета-потенціалу частинок золю дорівнює 45,6 мВ, в'язкість дисперсійного середовища η = 1,05∙10–3 Па∙с, діелектрична проникність середовища ε = 81, діелектрична проникність вакууму ε0 = 8,85 10–12Ф/м.
Розв'язування.
Обчислюємо
електрофоретичну рухливість за формулою:
Відповідь. Uефр = 3,07 ∙ 10–8 (м2/(В∙с)).
Задача 6. Обчислити величину дзета-потенціалу частинок золю берлінської блакиті, якщо під час електрофорезу протягом τ = 8 хв. за напруги Е = 280 В границя золю перемістилась на S = 12 мм. В'язкість дисперсійного середовища η = 1∙10–3 Па∙с, діелектрична проникність ε = 81, відстань між електродами l = 25 см, діелектрична проникність вакууму ε0 = 8,85 10–12 Ф/м.
Розв'язування. Обчислюємо величину дзета-потенціалу за формулою:
Відповідь. ζ = 31,13 мВ.
Задача 7. Обчислити поріг коагуляції, якщо на коагуляцію колоїдних частинок, що містяться в 230,0 см3 стічних вод, витрачено 4,0 см3 розчину A12(SO4)3 з концентрацією 0,15 моль/дм3.
Розв'язування. Обчислюємо поріг коагуляції в ммоль/дм3 за формулою:
Знаючи, що сел = 150 ммоль/дм3,
Відповідь. спор = 2,56 ммоль/дм3.
Задача 8. При достатньо повільному введенні речовини В у розбавлений розчин речовини А можливе утворення гідрозолю речовини С. Напишіть формулу міцели і вкажіть знак електричного заряду колоїдних частинок цього золю. Яка з рекомендованих речовин є найекономічнішим коагулятором цього золю?
-
№ п/п
А
В
С
Коагулятор
1
FeCl3
NaOH
Fe(OH)3
Na2SO4, KNO3, MgCl2
Розв'язування. При одержані золю проходить реакція:
FeCl3(надл) + NaOH → Fe(OH)3(т) + NaCl.
Так як розчин NaOH повільно додають до розчину FeCl3, тоді розчин FeCl3 взятий у надлишку, є стабілізатором і формула міцели буде така:
Отже, гранула буде мати позитивний заряд і за правилом Шульце-Гарді найбільш економічним коагулятором буде Na2SO4. Так як коагулюючу дію має не весь електроліт, а тільки ті його йони, які є протилежно заряджені до гранули із найбільшим зарядом і найменшою здатністю до гідратації. У даному прикладі це йони SO42-, які входять у склад коагулятора Na2SO4.