Для характеристики размеров частиц коллоидных систем кроме средних радиусов и диаметров (для приближенно-сферических частиц) и длин ребер (для п

1. Для характеристики размеров частиц коллоидных систем, кроме средних радиусов и диаметров (для приближенно-сферических частиц) и длин ребер (для приближенно-кубических частиц) используют понятия дисперсности и удельной поверхности.
Дисперсность – величина, равная обратному среднему диаметру частиц:
D = 1/d [м-1] Удельная поверхность – отношение общей площади поверхности пористого или диспергированного тела к единице его объема или массы:
Sуд = S/m = n*S0; Sуд = S/V = n*S0, где n – количество частиц, S0 – площадь одной частицы.
В коллоидной химии вместо обычных молярной концентрации или массовой доли используется т.н. частичная (частная) концентрация, которая определяется как количество частиц в единице объема или массы дисперсной системы. Обычно ее можно найти, разделив общую массу или объем дисперсной фазы на массу или объем одной частицы.

2. Скорость седиментации – это путь, пройденный частицей дисперсной фазы под действием силы тяжести за единицу времени. Она зависит от размера частиц, плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды и вязкости среды:
U=h/τ=2ρ-ρ0gr29η
Подставив данные задачи в указанную формулу, вычислим скорости седиментации в трех опытах и соответствующие значения радиусов частиц:
1) U = h/τ = 1∙10-2/ 5,86 = 1,71∙10-3 м/с
η=1,15∙10-3Па∙с
2ρ-ρ0g9η=const=210∙103-0,999139,89∙1,15∙10-3
const = 18,935∙10-7
U = const∙r2
r1=U/const=0,171∙10-318,935∙107
r1 = 3,005∙10-6 = 3 мкм
2) U2 = h/τ = 0,01/(9,8∙60) = 1,7∙10-5 м/с
r2 =1,7∙10-518,935∙107=9,005∙10-7м
3) U3 = h/τ = 0,01/(16∙3600) = 1,736∙10-7 м/с
r3 =1,736∙10-718,935∙107=3,07∙10-8 м

3. Скорость электрофореза связана с электрокинетическим потенциалом частицы уравнением Гельмгольца -Смолуховского:
U=2ξΣΣ0E3ηf
По условию:
Е = 400 В/м – напряженность поля
Σ = 69,4 – диэлектрическая проницаемость
η = 1,5∙10-3 Па∙с – вязкость среды
U = 13,5 мкм/с = 13,5∙10-6 – скорость электрофореза
f = 0,67 – коэффициент формы
Определим дзета-потенциал:
ξ=U∙3η2ΣΣ0Ef=13,5∙10-63∙1,5∙10-32∙69,4∙400∙0,67∙8,85∙10-12=0,184 B

4. Для решения необходимо построить график в линеаризованных координатах ν0/νΣ = f(τ).
τ νΣ∙10-14
ν0/νΣ
0 20,2 1
20 14,7 1,374
60 10,8 1,87
120 8,25 2,448
240 4,89 4,13
480 3,03 6,66

В этих координатах время половинной коагуляции золя равно котангенсу угла наклона прямой:
θ=ctgα=1tgα=10,012= 83,33 c

По уравнению процесса второго порядка (по Смолуховскому) рассчитаем константу коагуляции:
k=1ν0θ=120,2∙1014*83,33=5,94∙10-18м/с3

5. Уравнение Марка-Хаувинка имеет вид:
|η|=К∙Ма, где
|η|=0,126 м3/кг – характеристическая вязкость, К=5∙10-5 и а=0,67 – эмпирические константы; М – молярная масса вещества.
Прологарифмируем обе части уравнения:
lnη = lnK+alnM
lnM = lnη-lnKa=ln0,1265∙10-50,67
lnM = 11,69
M =119320 г/моль

6. Константа седиментации связана с молярной массой полимера уравнением:
S = K∙Mb
K=8,7∙10-3
b=0,45
lnS = lnK + blnM
M=explnS0Kb
Для определения константы седиментации построим график 1/S = f(C):
C, кг/м3 S,c
1/S
1 0,67 1,49
1,5 0,556 1,798
2 0,476 2,1
2,5 0,446 2,24
3 0,409 2,445
4 0,333 3

1/S0=1,05
S0=0,95
M=expln0,958,7∙10-30,45=exp10,429
M=33833

7. Уравнение Шишковского:
s0 – s = B Kc / (1 + Kc)
Уравнение изотермы Ленгмюра:
Г = Г0* (C/(b+c))
Коэффициент В в уравнении Шишковского равен предельной адсорбции (Г0 в уравнении Ленгмюра) с точностью до размерной константы 1/RT

8. Броуновское движение (хаотичное движение частиц дисперсной фазы в свободнодисперсных системах) является следствием теплового движения (хаотичное непрекращающееся движение атомов и молекул): по сравнению с молекулами частицы дисперсной фазы довольно велики, молекулы “бьются” о них с разных сторон, при этом сила этих ударов не компенсирована, поэтому частица фазы перемещается. Для количественной характеристики броуновского движения используют величину среднеквадратичного сдвига (смещения), которая представляет собой квадратный корень из среднего арифметического квадратов длин отрезков, которые прошла частица:
∆ = x12+x22+x32+xn2n
9. ПАВ, адсорбируясь на границе раздела фаз, снижают поверхностное натяжение, т.е. уменьшают работу по созданию единицы новой поверхности, поэтому эта новая поверхность может образовываться легче. Кроме того, при определенных условиях ПАВ могут оказывать т.н. расклинивающее давление (эффект Ребиндера), которое вызвано перекрыванием адсорбционных слоев молекул и сопутствующим возникновением стерического напряжения.
10. Макромолекула – молекула полимера, т.е. молекула с высокой молекулярной массой, состоящей из остатков одинаковых или различных звеньев – мономеров. В зависимости от природы полимера строение макромолекулы может быть различным – алкильным, эфирным, амидным и т.п.; линейным и разветвленным; регулярным и нерегулярным. Основные характеристики макромолекулы: химическое строение, длина цепи (степень полимеризации, относительная молекулярная масса) и гибкость. Макромолекулы способны к изменению формы и линейных размеров в результате теплового движения, В линейных и разветвленных макромолекулах атомы или группы атомов могут вращаться вокруг ординарных связей, постоянно изменяя свою пространственную форму, т.е. принимая различные конформации.  Благодаря гибкости макромолекулы могут сближаться друг с другом, и между ними возникают водородные связи или межмолекулярное взаимодействие с упорядоченной структурой. Вклад этих явлений в общее поведение макромолекулы определяется в первую очередь химическим составом полимера.

Markar 4.5

1. Информационные технологии, Интернет, Мультимедиа 2. Экономика, Банки, Инвестиции, Лизинг 3. Электронная коммерция и Аналитика 4. Менеджмент, Высший менеджмент 5. Торговое дело 6. Маркетинг, Реклама, PR 7. Туризм, Гостиницы, Рестораны

Нанять автора