- •Часть 2. Основы коллоидной химии
- •1. Дисперсные системы. Смачивание. Капиллярные явления.
- •Степень раздробленности дисперсной фазы характеризуют дисперсностью где - поперечный размер частиц (диаметр при их сферической форме).
- •1.1. Типы дисперсных систем
- •1.2. Смачивание
- •1.3. Капиллярные явления. Фазовые равновесия при искривленной поверхности раздела фаз
- •1.3.1. Фазовые равновесия в двухфазных системах с искривленной поверхностью раздела фаз
- •1) Жидкость ↔ насыщенный пар
- •2) Твердый электролит ↔ ионы в насыщенном растворе.
- •1.3.2. Равновесия при контакте трех фаз с искривленными межфазными границами
- •А) Сферическая поверхность жидкость – газ в капилляре
- •Из хорошо смачиваемого материала
- •Б) Цилиндрическая поверхность жидкость – газ в капилляре
- •1.4. Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы
- •2. Устойчивость, получение, свойства, стабилизация и коагуляция коллоидных систем
- •2.1. Термодинамика образования. Лиофильные и лиофобные коллоидные системы
- •2.2. Особые свойства коллоидных систем
- •Особые свойства коллоидных систем можно подразделить на две основные группы :
- •2.3. Методы получения лиофобных коллоидных систем
- •2.4. Стабилизация лиофобных коллоидных систем (золей, эмульсий)
- •2.4.1. Стабилизация электролитами
- •2.4.2. Стабилизация в присутствии пав и полимеров
- •2.5. Коагуляция коллоидных систем
- •2.6. Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 1. Получение, коагуляция и стабилизация лиофобных коллоидных систем
- •Опыт 3. Получение и коагуляция золя гидроксида трехвалентного железа
- •Опыт 4. Определение порога коагуляции
- •Литература по курсу коллоидной химии*
Задачи для самостоятельной работы
Задача 1. Определите минимальную работу, необходимую для измельчения на воздухе 1 кг вещества А с радиусом частиц r1 до частиц с радиусом r2. Удельная поверхностная энергия вещества А на границе с воздухом (σА) и его плотность (ρА) приведены в таблице. Как изменится величина этой работы, если измельчение металла проводить не на воздухе, а в растворе ПАВ? Ответ объясните.
Таблица к задаче 1
№ варианта |
Вещество А |
r1, см |
r2, см |
σА , Дж/ м2 |
ρА , г/ см3 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
Cu Cu Cu Fe Fe Fe Fe Au Au Au Au Au Hg |
0.1 0.01 0.02 10-3 0.1 10-3 0.02 3×10-3 4×10-3 0.01 10-3 0.02 0.01 |
10-4 10-6 2×10-6 10-6 3×10-5 10-5 2×10-4 3×10-5 10-5 2×10-6 10-5 2×10-6 10-5 |
1.12 1.12 1.12 0.826 0.826 0.826 0.826 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.48 |
8.96 8.96 8.96 7.87 7.87 7.87 7.87 19.30 19.30 19.30 19.30 19.30 13.54 |
Задача 2. Определите давление насыщенного пара р0D над каплями воды с радиусом капли r при температуре Т. Поверхностное натяжение воды на границе с воздухом σ = 72.7×10--3 Дж /м2, плотность воды принять равной ρ=1 г/см3. Давление насыщенного пара над плоской поверхностью при заданной температуре р0s и радиус капель приведены в таблице (см. уравнение Кельвина (2.8)).
Объясните физический смысл знака “±” в уравнении Кельвина. В каком случае ln (р0D / р0s ) < 0, т.е. р0D < р0s ?
Таблица к задаче 2
№ варианта |
r, нм |
T, K |
p0s, Па |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
1 20 1 300 2000 1 40 500 1 200 1 20 3 |
294 296 298 294 298 293 294 296 300 298 296 300 295 |
2340 2350 2380 2340 2380 2338 2340 2350 2400 2380 2350 2400 2345 |
Задача 3. Губка из идеально смачиваемого водой материала имеет диаметр пор D нм. При каких температурах в порах губки будет конденсироваться влага, если относительная влажность окружающего воздуха составляет φ % ? Поверхностное натяжение воды на границе с воздухом σ = 72.7×10−3 Дж /м2, плотность воды принять равной ρ=1 г/см3. Значения диаметров пор и влажности воздуха приведены в таблице к задаче 3.
Таблица к задаче 3
№ варианта |
D, нм |
φ, % |
1 |
20 |
90 |
2 |
18 |
90 |
3 |
17 |
90 |
4 |
8 |
80 |
5 |
9 |
80 |
6 |
10 |
80 |
7 |
7 |
75 |
8 |
6 |
75 |
9 |
33 |
95 |
10 |
35 |
95 |
11 |
40 |
95 |
12 |
85 |
98 |
13 |
100 |
98 |