Коллоидные системы широко распространены в природе и играют большую роль

1. Коллоидные системы широко распространены в природе и играют большую роль. Например, кровь человека является коллоидной системой. Почва тоже подчиняется законам коллоидной химии. Солнечные лучи, прежде чем достичь земли, проходят через дисперсную систему – облака. Воздух, которым мы дышим, в городах является аэрозолем, т.е. дисперсной системой. Поэтому для понимания многих природных явлений необходимо знать законы коллоидной химии. Примеры использования дисперсных систем в технике: эмульсионное топливо, огнетушители, воздушные фильтры, разного рода сорбенты и т.п.

2. Осмотическое давление определяется по формуле Вант-Гоффа:
π=ϑRT, где ϑ – частичная концентрация
Учитывая, что объем сферической частицы равен 4/3π r3, осмотические давления между собой соотносятся как:
π1/π2=r32/r31=(5·10-8)3/(2,5·10-8)3=1,25*10-22/1,56*10-23 = 8,01
!!!Для вычисления осмотического давления необходимо знать массовую или объемную концентрацию дисперсной фазы и температуру. В условии этого нет!!!

3. Скорость электрофореза связана с электрокинетическим потенциалом частицы уравнением Гельмгольца-Смолуховского:
U=ΣΣ0ξEfη,
где по условию:
Е = 100 В/м- напряженность поля
Σ = 81 – диэлектрическая проницаемость
η = 1∙10-3 Па∙с – вязкость среды
U = 2,2*10-5 м/с – линейная скорость частиц
f = 0,67 – коэффициент формы
Σ0=8,85∙10-12 – диэлектрическая проницаемость вакуума
Дзета-потенциал будет равен:
ξ=UfηΣΣ0E= 2,2*10-6*0,67*1*10-381*8,85*10-12*100 = 0,0206 В

4. Для графического определения константы скорости необходимо построить график в линеаризованных координатах n0/nΣ = f(τ). Необходимые данные занесем в таблицу:
τ,c nΣ·10-14 n0/nΣ
0 5,22 1
60 4,35 1,2
120 3,63 1,43
420 2,31 2,26
900 1,48 3,53

Период половинной коагуляции равен котангенсу угла наклона прямой:
Ɵ=ctgα=1/0,0028=357,1 с
Константа коагуляции по Смолуховскому отвечает константе скорости реакции второго порядка:
K=1/(Ʋ0·Ɵ)=1/(1.67·1017)
K=6.0·10-18
Теоретическая константа коагуляции зависит от вязкости среды и температуры:
Kтеор=4RT3ŋNa=4∙8.314∙3003∙1∙10-3∙6.02∙1023=5.6∙10-18
Константы имеют один порядок, значит, коагуляция быстрая.

5. Коэффициент диффузии можно найти по формуле Эйнштейна:
D=kT/(6πŋr), где по условию T=273+15=288 K; ρ=1,587·103 кг/м3; ŋ=0,001 Па·с
Определим радиус сферической частицы исходя из объема:
V=4/3 πr3
r=33V/(4π)
Определим молярный объем сахарозы:
C12H22O11
M=342,29 г/моль
Vm=M/ρ=342,29г/моль/1,587 г/см3=215,68 см3=2,156·10-4м3
Определим объем одной частички:
Vчаст=Vm/Na=3,58·10-28м3
Тогда:
r=33∙3,58∙10-284∙3,14=38,55∙10-29=4,4·10-10 м
D=1,38·10-23·288/(6·3,14·0,001·4,4·10-10)
D=4,79·10-10

6. По условию:
ρ=2,5·103 кг/м3
d=0,5·10-6 м
Удельная поверхность сферических частиц заданной плотности определяется по формуле:
Sуд=6/(d·ρ)=6/(2,5·103*0,5·10-6)
Sуд=4800 м2/кг
7. Уравнение адсорбции Гиббса:
, где
Гi -Гиббсовская адсорбция,
V -объем системы,
с0 -исходная концентрация  адсорбата ,
сi – концентрация адсорбата в объеме,
S – площадь поверхности раздела.

Уравнение Фрейндлиха:
а = КCn
а – адсорбция на неподвижной поверхности раздела, моль/м3;
К – константа, численно равная величине адсорбции при равновесной концентрации, равной единице;
n – константа, определяющая кривизну изотермы адсорбции (ее значение колеблется от 0,1 до 0,6)

Уравнение Ленгмюра:
; где
а∞ (или аmaxim) – предельная адсорбция, наблюдаемая при больших равновесных концентрациях, моль/м3;
α – константа, равная отношению константы скорости десорбции к константе скорости адсорбции (численно совпадает с равновесной концентрацией, при которой а = ½ а∞.

8. В зависимости от размеров и плотности частички дисперсной фазы на нее оказывают различное влияние силы диффузии и тяжести: мелкие легкие частички больше подвержены диффузии, а крупные и тяжелые быстро оседают под действием силы тяжести. Таким образом, частички в зависимости от размера распределяются по высоте определенным образом. Зная размер частицы, можно определить, на каком расстоянии от нулевой отметки она будет находиться, и наоборот. В этом и заключается принцип седиментационного анализа.

9. Общее – это то, что по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды они относятся к одному типу “твердое в жидком”. Кроме того, обе системы являются свободнодисперсными (фаза свободно перемещается в среде) и лиофобными (термодинамически неустойчивыми). Отличие состоит в размерах частиц фазы: в золях это 10-9 – 10-7 м, в суспензиях – 10-5 и больше. Поэтому суспензии, в отличие от золей, седиментационно неустойчивы и не рассеивают свет, а больше отражают и поглощают его.

10. Набухание – это увеличение массы и объема полимера за счет проникновения молекул растворителя в пространственную структуру ВМС. Причиной набухания является большая разница в размерах молекул растворяемого вещества и растворителя и, как следствие, большое различие в скоростях их диффузии. Поэтому при набухании вначале происходит практически односторонняя диффузия молекул растворителя в пространственную сетку полимера. 
Различают два вида набухания: неограниченное, заканчивающееся полным растворением ВМС (например, набухание желатины в воде, каучука в бензоле, нитроцеллюлозы в ацетоне) и ограниченное, приводящее к образованию набухшего полимера – студня (например, набухание целлюлозы в воде, желатина в холодной воде, вулканизованного каучука в бензоле). Причин, приводящих к ограниченному набуханию полимера в данном растворителе, две. Во-первых, плохое термодинамическое качество (сродство) растворителя по отношению к полимеру. Если термодинамическое качества растворителя улучшится (например, при повышении температуры), в этом случае ограниченное набухание может перейти в неограниченное. Если же в полимере имеется пространственная сетка, образованная химическими связями, то цепи ни при каких температурах не могут быть разделены, т.е. набухание всегда будет ограниченным. 

LillaM 5.0

Предпочла научной работе- обычную, и теперь у меня разнообразный опыт: крупные зарубежные и обычные российские компании, экономика, маркетинг,логистика,переводы, журналистика, педагогика. Очень помогает в написании курсовых и дипломных.

Нанять автора