3. Изобразите изотермы поверхностного натяжения водных растворов метиламина и пропиламина и покажите, как от них можно перейти к изотермам адсорбции. Изобразите изотермы адсорбции этих веществ.

П равило Дюкло-Траубе:

В гомологическом ряду нормальных жирных кислот, спиртов, аминов и т.д., поверхностная активность по отношению к воде резко возрастает на каждую группу СН₂.

Количественной мерой поверхностной активности служит величина g: )_p,T

Адсорбция – это изменение концентрации компонента в поверхностном слое по сравнению с объёмной фазой, отнесённое к единице площади поверхности; самопроизвольное перераспределение компонентов системы между повехностным слоем и объёмной фазой.

Уравнение, связывающее адсорбцию с изменением поверхностного натяжения:

a- адсорбция, с – концентр растворённого вещества.

4. Как различаются осмотические давления апельсинового сока а) с мякотью, б) без мякоти. Ответ обоснуйте

Если считать концентрацию дисперсной фазы в соке с мякотью и без мякоти одинаковой, то осмотическое давление с мякотью будет меньше, чем без мякоти.

,где с – молярность раствора, моль/м³, П – осмотическое давление.

Для коллоидных систем можно записать: .

Частичная или численная концентрация – это число отдельных частиц в единице объема дисперсной системы: . где V₀ – общий объем дисперсной системы, N_ч – число частиц дисперсной фазы.

Связь с массой и размерами частиц такова:

т. к. , то , где m_ДФ и m_ч – это масса всех частиц дисперсной фазы и одной частицы соответственно. Таким образом, при одной и той же массовой доле частичная концентрация тем меньше, чем крупнее частицы.

Осмотическое давление равно тому давлению, которое производила бы дисперсная фаза (растворенное вещество), если бы она в виде газа при той же температуре занимала тот же объем, что и коллоидная система (раствор).

5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А – CaCl2, в - h2so4, с - CaSo4

Реакция: CaCl₂+ H₂SO₄ = CaSO₄ + 2HCl

В первом случае(избыток А): {m[CaSO₄]nCa²⁺2(n-x)Cl^-}^2x+2xCl^-

В избытке B: {m[CaSO₄]nSO₄^2-2(n-x)H⁺}^2x-2xH⁺

6. Пороги коагуляции золя Cu(OH)₂ для электролитов Na₂SO₄ и BaCl₂ соответственно равны 0.04 и 0.004 моль/л . Определите заряд колоидной частицы и запишите структурную формулу мицеллы гидрозоля. Изобразите графически как изменится ζ-потенциал при добавлении к такому гидрозолю NaOH.

Мицелла гидрозоля: {m[Cu(OH)₂]nOH^-(n-x)H⁺}^x-xH⁺

Порог коагуляции однозарядного иона (порог 1) и двухзарядного иона (порог 2 ) в соответствии с эмпирическим правилом Шульце – Гарди должны приблизительно соотноситься: порог1 : порог2 = 500 : 25 = 20 : 1. Пороги коагуляции Na₂SO₄ и BaCl₂ соотносятся 0,04 : 0,004 = 10 : 1. Следовательно, в соединении Na₂SO₄ коагуляцию вызывает однозарядный ион (Na⁺), в соединении BaCl₂ – двузарядный ион (Ba²⁺). Значит коагуляция вызывается катионами, а заряд коллоидной частицы имеет отрицательный знак.

Билет 7

1. Изотерма адсорбции Лэнгмюра.

В области высоких концентраций закон Генри не соблюдается, но можно использовать уравнение Ленгмюра (изотерму адсорбции Лэнгмюра):

где а_∞ – предельная адсорбция (адсорбция при предельном заполнении поверхности монослоем), к – константа, с – общая концентрация ПАВ в растворе.

Вывод данного уравнения основан на описании адсорбции формальным химическим уравнением:

где Х – молекула ПАВ в объемной фазе; s_Х – свободный участок поверхности; Хs_Х – «комплекс» молекулы с соответствующим участком поверхности.

Динамическое равновесие, устанавливающееся между поверхностным слоем и объемной фазой в отношении растворенного вещества характеризуется константой адсорбции:

Величина адсорбции равна:

где Y – степень насыщения поверхности веществом Х (доля участков s_Х, занятых веществом). Получаем:

Чтобы перейти к уравнению Ленгмюра, надо заменить [Х ] на с (общую концентрацию ПАВ в растворе):

Принцип независимости поверхностного действия: в гомологических рядах различных ПАВ (спиртов, аминов, кислот и др.) предельное значение адсорбции для всех членов одинаково, т. е. не зависят от длины углеводородного радикала. При предельном заполнении поверхностного слоя возможен только один вариант расположения молекул – частокол Ленгмюра.

а_∞ и к можно найти графически:

Преобразуем уравнение Ленгмюра к такому виду:

1. /с = −к.