- •ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
- •В. Н. Матвеенко
- •Назаров В.В.
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ПРЕДМЕТ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- •2.1.1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.1.2. Полная поверхностная энергия
- •2.2. Адсорбция и поверхностное натяжение
- •2.2.1. Адсорбция, основные определения
- •2.2.2. Метод избыточных величин и адсорбционное уравнение Гиббса
- •2.3. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
- •2.3.1. Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
- •2.4. Дисперсность и термодинамические свойства тел
- •2.4.1. Влияние дисперсности на внутреннее давление
- •2.4.2. Капиллярные явления. Уравнение Жюрена
- •2.5. Энергетика диспергирования и конденсации
- •3.2. Адсорбция на однородной поверхности
- •3.2.2. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
- •3.3. Адсорбция на пористых материалах
- •3.3.1. Теория капиллярной конденсации
- •3.3.2. Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
- •4. АДСОРБЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
- •4.3. Ионообменная адсорбция
- •5. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •5.1.1. Седиментация в гравитационном и центробежном полях
- •5.1.2. Седиментационный анализ
- •5.4. Оптические свойства дисперсных систем
- •6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ
- •6.2. Влияние электролитов на ДЭС. Перезарядка поверхности
- •6.3. Формулы ДЭС (строение мицелл)
- •6.4. Электрокинетические явления
- •7. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •7.2. Лиофильные дисперсные системы
- •7.2.1. Классификация и общая характеристика ПАВ
- •7.2.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация
- •7.2.3. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)
- •7.3. Лиофобные дисперсные системы
- •7.3.1. Факторы устойчивости лиофобных систем
- •7.3.3. Быстрая коагуляция. Уравнение Смолуховского
- •7.3.4. Электролитная коагуляция
- •8. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •8.2. Моделирование реологических свойств
- •8.3. Классификация дисперсных систем по реологическим свойствам
- •ОТВЕТЫ
- •2.1.1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.2. Адсорбция и поверхностное натяжение
- •2.2.1. Адсорбция, основные определения
- •2.3. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей
- •2.3.1. Работа адгезии и когезии, уравнение Дюпре
- •2.4. Дисперсность и термодинамические свойства тел
- •2.4.1. Влияние дисперсности на внутреннее давление
- •3.1. Межмолекулярные взаимодействия при адсорбции
- •3.2. Адсорбция на однородной поверхности
- •3.2.2. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ
- •3.3. Адсорбция на пористых материалах
- •3.3.1. Теория капиллярной конденсации
- •3.3.2. Теория объёмного заполнения микропор Дубинина
- •1.3. Ионообменная адсорбция
- •5. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •5.1. Седиментация и седиментационный анализ
- •5.1.1. Седиментация в гравитационном и центробежном полях
- •5.1.2. Седиментационный анализ
- •5.2. Броуновское движение, закон Эйнштейна-Смолуховского
- •5.3. Седиментационно-диффузионное равновесие
- •5.4. Оптические свойства дисперсных систем
- •6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ
- •6.1. Образование и строение двойного электрического слоя (ДЭС)
- •6.2. Влияние электролитов на ДЭС. Перезарядка поверхности
- •6.3. Формулы ДЭС (строение мицелл)
- •6.4. Электрокинетические явления
- •7. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •7.1. Седиментационная и агрегативная устойчивость
- •7.2. Лиофильные дисперсные системы
- •7.2.1. Классификация и общая характеристика ПАВ
- •7.2.2. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация
- •7.2.3. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)
- •7.3. Лиофобные дисперсные системы
- •7.3.1. Факторы устойчивости лиофобных систем
- •7.3.3. Быстрая коагуляция. Уравнение Смолуховского
- •7.3.4. Электролитная коагуляция
- •8. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
- •8.1. Механизм структурообразования в дисперсных системах
- •8.2. Моделирование реологических свойств
- •8.3. Классификация дисперсных систем по реологическим свойствам
- •Учебное издание
1)для раствора неионного ПАВ.
2)для раствора ионного ПАВ при неполной диссоциации.
3)для раствора ионного ПАВ при полной ассоциации ионов в мицелле.
12.Установите соответствие между формулой для расчёта стандартной
свободной энтальпии мицеллообразования H М0 и случаем её применимости:
А) d ln ККМ – ЛH M0 |
; |
Б) d ln ККМ – ЛH M0 |
; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dT |
|
RT 2 |
|
|
dT |
2RT 2 |
|
|||||
|
d ln ККМ |
– |
|
ЛH 0 |
|
|
|
|
|
|
|||
В) |
dT |
m |
M |
, |
|
|
|
|
|
||||
1+ |
|
n |
RT 2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где m – число ионных пар в составе мицеллы, n – число агрегации.
1)для раствора ионного ПАВ при неполной диссоциации.
2)для раствора неионного ПАВ.
3)для раствора ионного ПАВ при полной ассоциации ионов в ми-
целле.
7.3.Лиофобные дисперсные системы
7.3.1.Факторы устойчивости лиофобных систем
1.Лиофильными являются такие дисперсные системы, которые: А) образуются самопроизвольно;
Б) имеют высокое межфазное натяжение на границе дисперсная
фаза-дисперсионная среда; В) имеют низкое межфазное натяжение на границе дисперсная фа-
за-дисперсионная среда; Г) требуют затрат энергии при их получении.
2. Лиофобными являются такие дисперсные системы, которые:
А) имеют низкое межфазное натяжение на границе дисперсная фа- за-дисперсионная среда;
90
Б) имеют высокое межфазное натяжение на границе дисперсная фаза-дисперсионная среда;
В) образуются самопроизвольно; Г) требуют затрат энергии при их получении.
3.Образование двойного электрического слоя на частицах дисперсной фазы лиофобной дисперсной системы ведёт к:
А) росту межфазного поверхностного натяжения; Б) уменьшению межфазного поверхностного натяжения;
В) появлению потенциального барьера отталкивания; Г) снижению потенциального барьера отталкивания; Д) повышению агрегативной устойчивости; Е) снижению агрегативной устойчивости.
4.Лиофобные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми, потому что:
А) содержат слишком крупные частицы; Б) межфазное натяжение в этих системах очень высокое;
В) межфазное натяжение в этих системах очень низкое; Г) в этих системах очень слабая адгезия между дисперсной фазой
и дисперсионной средой; Д) в этих системах очень сильная адгезия между дисперсной фазой
и дисперсионной средой.
5.Лиофильные дисперсные системы являются термодинамически устойчивыми, потому что:
А) плотность частиц дисперсной фазы в этих системах очень низ-
кая;
Б) в этих системах очень слабая адгезия между дисперсной фазой и дисперсионной средой;
В) в этих системах очень сильная адгезия между дисперсной фазой и дисперсионной средой;
Г) межфазное натяжение в этих системах слишком высокое; Д) межфазное натяжение в этих системах очень низкое.
6.Агрегативную устойчивость лиофобных дисперсных систем повышают за счёт:
91
А) уменьшения размеров частиц дисперсной фазы; Б) адсорбции поверхностно-активных веществ; В) повышения температуры; Г) создания двойного электрического слоя;
Д) адсорбции высокомолекулярных соединений; Е) добавления индифферентных электролитов.
7.3.2. Теория устойчивости и коагуляции лиофобных дисперсных систем (теория ДЛФО)
1. Расклинивающее давление – это:
А) сила, действующая тангенциально к поверхности, отнесённая к единице длины периметра этой поверхности;
Б) разность гидростатических давлений в плёнке, разделяющей частицы, и в объёме дисперсионной среды;
В) избыточное давление, возникающее в поверхностных слоях при их перекрытии;
Г) двухмерное давление адсорбционной плёнки ПАВ.
2. Молекулярная составляющая расклинивающего давления обусловлена: А) силами Ван-дер-Вальса; Б) существованием на межфазной границе двойного электрическо-
го слоя;
В) существованием на поверхности частиц сольватных слоёв; Г) существованием на поверхности частиц структурированного
слоя из молекул ПАВ или полимеров.
3. Электростатическая составляющая расклинивающего давления обусловлена:
А) силами Ван-дер-Вальса; Б) существованием на межфазной границе двойного электрическо-
го слоя;
В) существованием на поверхности частиц сольватных слоёв; Г) существованием на поверхности частиц структурированного
слоя из молекул ПАВ или полимеров.
92
4. Структурная составляющая расклинивающего давления обусловлена: А) силами Ван-дер-Вальса;
Б) существованием на межфазной границе двойного электрическо-
го слоя;
В) существованием на поверхности частиц сольватных слоёв; Г) существованием на поверхности частиц структурированного
слоя из молекул ПАВ или полимеров.
5.Структурно-механическая (энтропийная) составляющая расклинивающего давления обусловлена:
А) силами Ван-дер-Вальса; Б) существованием на межфазной границе двойного электрическо-
го слоя;
В) существованием на поверхности частиц сольватных слоёв; Г) существованием на поверхности частиц структурированного
слоя из молекул ПАВ или полимеров.
6.Теория ДЛФО позволяет рассчитать следующие составляющие расклинивающего давления:
А) молекулярную; |
Б) структурную; |
В) электростатическую; |
Г) энтропийную. |
7.В соответствии с теорией ДЛФО при взаимодействии двух одинаковых частиц их притяжение обусловлено:
А) энтропийным фактором; Б) электростатическими силами; В) молекулярными силами;
Г) существованием сольватного слоя.
8.В соответствии с теорией ДЛФО при расчёте энергии притяжения двух одинаковых частиц учитывается взаимодействие:
А) ориентационное; |
Б) дисперсионное; |
В) электростатическое; |
Г) индукционное. |
9. В соответствии с теорией ДЛФО при расчёте энергии отталкивания двух одинаковых частиц учитывается взаимодействие:
А) ориентационное; |
Б) дисперсионное; |
В) электростатическое; |
Г) индукционное. |
93
10. В соответствии с теорией ДЛФО энергия молекулярного притяжения двух параллельных слабозаряженных пластин рассчитывается по уравнению Uм =
|
2ss0q>2 |
– h |
Б) |
A*r |
|
|
|
|
|
|||||
А) |
|
|
e |
|
л ; |
|
; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
л |
|
|
|
12h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A* |
|
|
|
|
– |
h |
|||||
В) |
|
|
|
; |
Г) 2пss |
rq>2 ln |
|
1+ e |
|
л |
|
, |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
12пh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где А* – константа Гамакера, h – расстояние между поверхностями пластин, s – диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды, s0 – электрическая постоянная, q> – потенциал диффузного слоя, – толщина диффузного слоя, r – радиус частиц.
11. В соответствии с теорией ДЛФО энергия отталкивания двух параллельных слабозаряженных пластин рассчитывается по уравнению Uэ =
|
2ss0q>2 |
– h |
Б) |
A*r |
|
|
|
|
|
|||||
А) |
|
|
e |
|
л ; |
|
; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
л |
|
|
|
12h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A* |
|
|
|
|
– |
h |
|||||
В) |
|
|
|
; |
Г) 2пss |
rq>2 ln |
|
1+ e |
|
л |
|
, |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
12пh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где А* – константа Гамакера, h – расстояние между поверхностями пластин, s – диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды, s0 – электрическая постоянная, q> – потенциал диффузного слоя, – толщина диффузного слоя, r – радиус частиц.
12. В соответствии с теорией ДЛФО энергия молекулярного притяжения двух сферических частиц рассчитывается по уравнению Uм =
|
2ss0q>2 |
– h |
Б) |
A*r |
|
|
|
|
|
|||||
А) |
|
|
e |
|
л ; |
|
; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
л |
|
|
|
12h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A* |
|
|
|
|
– |
h |
|||||
В) |
|
|
|
; |
Г) 2пss |
rq>2 ln |
|
1+ e |
|
л |
|
, |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
12пh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где А* – константа Гамакера, h – расстояние между поверхностями пластин, s – диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды, s0 – элек-
94
трическая постоянная, q> – потенциал диффузного слоя, – толщина диффузного слоя, r – радиус частиц.
13. В соответствии с теорией ДЛФО энергия электростатического отталкивания двух сферических слабозаряженных частиц рассчитывается по уравнению Uэ =
|
2ss |
0q> |
2 |
|
h |
* |
r |
|
|
|
|
||
|
|
– |
|
|
A |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А) |
|
|
e |
|
л ; |
Б) |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
л |
|
|
|
12h |
|
|
|
||||
В) |
|
A* |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
– h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л , |
|||
|
|
|
; |
|
Г) 2пss rq> ln 1+ e |
||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
12пh |
|
|
|
|
|
|
|
|
где А* – константа Гамакера, h – расстояние между поверхностями пластин, s – диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды, s0 – электрическая постоянная, q> – потенциал диффузного слоя, – толщина диффузного слоя, r – радиус частиц.
14. Установите соответствие между агрегативной устойчивостью дисперсной системы и видом потенциальной кривой взаимодействия частиц:
А) U Б) U
h |
h |
В) U |
Г) U |
|
h |
h |
|
1)начало быстрой коагуляции;
2)система агрегативно устойчива;
3)возможна быстрая коагуляция во втором минимуме;
4)система агрегативно неустойчива.
95
15. Какая потенциальная кривая взаимодействия частиц соответствует началу быстрой коагуляции в первом минимуме?
А) U |
Б) U |
h |
h |
В) U |
Г) U |
|
h |
h |
|
16. Какая потенциальная кривая взаимодействия частиц соответствует аг-
регативно устойчивой дисперсной системе?
А) U |
Б) U |
h |
h |
В) U |
Г) U |
|
h |
h |
|
96
17. Агрегативно неустойчивой системе соответствуют потенциальные кри-
вые:
А) U |
Б) U |
h |
h |
В) U |
Г) U |
|
h |
h |
|
18. Представленная потенциальная кривая взаимодействия частиц соответ-
ствует:
U
h
А) началу быстрой коагуляции в первом минимуме;
Б) агрегативно устойчивой дисперсной системе;
В) быстрой коагуляции во втором минимуме;
Г) агрегативно неустойчивой дисперсной системе.
19. Представленная потенциальная кривая взаимодействия частиц соответ-
ствует:
97
U
h
А) началу быстрой коагуляции в первом минимуме; Б) агрегативно устойчивой дисперсной системе; В) быстрой коагуляции во втором минимуме; Г) агрегативно неустойчивой дисперсной системе.
20. Представленная потенциальная кривая взаимодействия частиц соответствует:
U
h
А) началу быстрой коагуляции в первом минимуме; Б) агрегативно устойчивой дисперсной системе; В) быстрой коагуляции во втором минимуме; Г) агрегативно неустойчивой дисперсной системе.
21. Представленная потенциальная кривая взаимодействия частиц соответствует:
U
h
А) началу быстрой коагуляции в первом минимуме; Б) агрегативно устойчивой дисперсной системе;
98
В) быстрой коагуляции во втором минимуме; Г) агрегативно неустойчивой дисперсной системе.
22.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз повысится энергия молекулярного притяжения (по абсолютной величине) между двумя сферическими частицами на данном расстоянии, если их размер увеличится в 3 раза.
23.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз увеличится энергия молекулярного притяжения (по абсолютной величине) между двумя сферическими частицами в водной среде, если их дисперсность уменьшится в 2 раза.
24.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз уменьшится энергия молекулярного притяжения (по абсолютной величине) двух сферических частиц в дисперсионной среде, если расстояние между ними увеличится от 2 нм до 10 нм.
25Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз увеличится энергия молекулярного притяжения (по абсолютной величине) двух параллельных пластин в дисперсионной среде, если расстояние между ними уменьшится от 10 нм до 5 нм.
26.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз понизится энергия молекулярного притяжения (по абсолютной величине) двух параллельных пластин в водной среде, если константа Гамакера уменьшится в
10раз.
27.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз понизится энергия электростатического отталкивания двух одинаковых сферических частиц в водной среде, если их размер уменьшится в 2 раза.
28.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз уменьшится энергия электростатического отталкивания двух сферических частиц в золе, если удельная поверхность дисперсной фазы увеличится в 5 раз.
29.Рассчитайте в соответствии с теорией ДЛФО, во сколько раз повысится энергия электростатического отталкивания двух слабозаряженных сферических частиц в водной среде, если потенциал диффузного слоя (по абсолютной величине) увеличится в 2 раза.
99