Для объектов коллоидной химии характерны два основных признака, сформулированных одним из основоположников отечественной коллоидной химии Н.П. Песковым: гетерогенность и дисперсность.
Гетерогенность (многофазность) указывает на наличие межфазной поверхности и поверхностного слоя. Количественной характеристикой гетерогенности является величина поверхностного натяжения (удельной поверхностной энергии) на границе раздела фаз. Чем сильнее выражена гетерогенность и чем сильнее по природе отличаются соприкасающиеся фазы, тем больше поверхностное натяжение. Всякая дисперсная система состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды.
Рис. 1.1. Состав дисперсной системы
Дисперсность (раздробленность) определяется размерами и геометрией частиц. Частицы могут быть сферическими, цилиндрическими, кубическими, а чаще всего имеют неправильную форму.
Мерой дисперсности может служить:
· Поперечный размер частиц (а) – диаметр для сферических частиц (d) и длина ребра для кубических частиц (l).
Практическое занятие 1. Определение размеров частиц дисперсной фазы
· Дисперсность (D) – величина, обратная поперечному размеру частицы: D = l/a.
· Удельная поверхность (S уд) – межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема или массы дисперсной фазы:
Удельная поверхность связана с размером (дисперсностью) и формой частиц (табл. 1.1).
| Частицы сферической формы |
| Частицы цилиндрической формы |
| Частицы кубической формы |
Таким образом, удельная поверхность прямо пропорциональна дисперсности D, и обратно пропорциональна поперечному размеру частицы а.
Рассчитаем изменение удельной поверхности 1 см 3 вещества при дроблении его на кубики меньших размеров.
Изменение S уд при дроблении 1 см 3 вещества
| Длина ребра куба l, см | Число кубиков | S уд, см –1 |
| 1·10 –1 (1 мм) | 10·10·10 = 1·10 3 | |
| 1·10 –2 | 1·10 6 | |
| 1·10 –4 (1 мкм) | 1·10 12 | 60 000 |
| 1·10 –7 (1 нм) | 1·10 21 | 60 000 000 |
Таким образом, при дроблении вещества до коллоидных размеров удельная поверхность достигает значительных величин – до тысяч квадратных метров на 1 см 3 .
 Рис. 1.2. Зависимость удельной поверхности системы от размера частиц: I – истинные растворы; II – высокодисперсные (коллоидные); III – среднедисперсные; IV – грубодисперсные |
При увеличении дисперсности, т.е. при уменьшении размера частиц вещества, его удельная поверхность резко возрастает (рис. 1.2). По величине удельной поверхности коллоидные системы занимают особое положение среди дисперсных систем. Это наглядно показано на диаграмме, изображающей резкое увеличение удельной поверхности при уменьшении размеров частиц до коллоидных размеров. В связи с резким увеличением удельной поверхности высокодисперсные системы обладают рядом специфических особенностей. |
Коллоидное золото
Пример 1.1. Дисперсность частиц коллоидного золота 10 8 м –1 . Принимая частицы золота в виде кубиков определить, какую поверхность они могут покрыть, если их плотно уложить в один слой. Масса коллоидных частиц золота 1 г. Плотность золота 19,6·10 3 кг/м 3 .
1. Общая поверхность частиц коллоидного золота равна S = S уд ·V.
2. Удельная поверхность кубических частиц S уд = 6 D.
3. Объем золота равен V = m/ ρ.
4. Тогда общая площадь поверхности составит:
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Задачи для самостоятельного решения. 1. Вычислите средний размер частиц гидрозоля бутадиен-нитрильного латекса, пользуясь данными, полученными при освещении части стандартного золя h1 = 12мм
1. Вычислите средний размер частиц гидрозоля бутадиен-нитрильного латекса, пользуясь данными, полученными при освещении части стандартного золя h 1 = 12мм, средний радиус частиц r = 75 нм, высота освещенной части неизвестного золя h 2 = 25мм. Концентрации стандартного и неизвестного золя равны.
2. С помощью метода поточной ультрамикроскопии в прошедшем объеме V = 2∙10 -11 м 3 подсчитано 100 частиц золя серы. Концентрация золя с = 6,5∙10 -5 кг/м 3 , плотность серы 1∙10 3 кг/м 3 . Рассчитайте средний радиус частиц, принимая их форму сферической.
3 — 10. С помощью уравнения Рэлея рассчитайте, во сколько раз интенсивность рассеянного света дисперсной системы больше при освещении светом с длиной волны l 1 по сравнению с длиной волны l 2. Интенсивности падающих монохроматических пучков света равны.
| № |
| λ1, нм |
| λ2, нм |
11. При ультрамикроскопическом исследовании золя в объеме площадью 5,4∙10 -8 м 2 и глубине пучка 2,5∙10 -4 м определено, что средняя длина ребра частиц составляет 2,34∙10 -7 м. Концентрация золя 2∙10 -3 кг/м 3 , плотность Fe2O3 равна 5250 кг/м 3 . Определите число частиц гидрозоля золя Fe2O3.
12 — 15. По ультрамикроскопическим данным вычислите диаметр частиц аэрозоля дыма мартеновских печей. Концентрация аэрозоля и соответствующие им средние числа частиц n, подсчитанные в объеме 2∙10 -2 мм 3 , приведены в таблице. Плотность дисперсной фазы 2000 кг/м 3 .
| № задачи | с ∙10 4 , кг/м 3 | n |
| 2,0 | ||
| 0,8 | ||
| 0,76 | ||
| 0,45 |
16. С помощью нефелометра сравнивались мутности 2 гидрозолей мастики, имеющих одинаковые размеры частиц. Получены следующие экспериментальные данные: мутности определяемого и стандартного золя стали одинаковыми при высоте освещенной части первого золя h 1 = 10 мм и высоте второго золя h 2 = 38 мм. Концентрация первого золя с = 3,8∙10 -5 кг/м 3 . Определите концентрацию второго золя.
17. Радиус сферических частиц аэрозоля масляного тумана, определенный методом поточной ультрамикроскопии, равен 115 нм. Рассчитайте количество частиц тумана в объеме V = 1,5∙10 -11 м 3 при концентрации аэрозоля с = 2,1∙10 -5 кг/м 3 и плотности 920 кг/м 3 .
18. С помощью метода поточной ультрамикроскопии в объеме V = 3∙10 -12 м 3 подсчитано 55 частиц аэрозоля — дыма мартеновских печей. Частицы имеют кубическую форму с длиной ребра куба 92 нм, плотность частиц 2∙10 3 кг/м 3 . Определите концентрацию частиц аэрозоля.
19. Рассчитайте средний радиус частиц полистирольного латекса, пользуясь данными, полученными с помощь нефелометра: высота освещенной части стандартного золя 16 мм, средний радиус частиц 105 нм, высота освещенной части неизвестного золя 36 мм. Концентрации стандартного и неизвестного золя равны.
20. По ультрамикроскопическим данным вычислите средний линейный размер коллоидных частиц золота. Концентрация золота 2,5∙10 -16 кг/м 3 , среднее число частиц 6,7 в объеме. Плотность золота 19,3∙10 3 кг/м 3 .
21. Линейный размер коллоидных частиц золота, определенный с помощью ультрамикроскопа, равен 1,08 нм. Рассчитайте количество частиц золота в объеме 2∙10 -6 м 3 при концентрации золя 6,25∙10 -17 кг/м 3 и плотности золота 19,3∙10 3 кг/м 3 .
22. Значения пропускания J,% света с длиной волны 480 нм гидрозолями мастики различных концентраций с и толщины d приведены из опытных данных Теорелла. Определите средний коэффициент поглощения e золя.
| Концентрация с, % | 1,0 | 0,60 | 0,20 | 0,06 | 0,02 |
| d ∙10 3 , м | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 20,0 | 20,0 |
| J,% | 2,9 | 9,0 | 42,5 | 15,0 | 52,8 |
23 — 27. Определите пропускание света через золь гидрата окиси железа. Концентрация золя и толщина слоя представлены в таблице. Коэффициент поглощения равен e = 8570.
| № задачи | |||||
| с,% | 0,4 | 0,1 | 0,2 | 0,03 | 0,01 |
| l ∙10 3 ,м | 1,0 | 2,5 | 2,5 | 5,0 | 5,0 |
28 — 32. С помощью уравнения Рэлея сравните интенсивности света, рассеянного двумя эмульсиями различных жидкостей в воде. Диаметры частиц дисперсной фазы и концентрации равны. Показатель преломления воды n 0 = 1,33.
| № п/п | Эмульсия 1 | Эмульсия 2 | |
| Вещество | n1 | Вещество | n1 |
| Гексан | 1,37506 | Хлорбензол | 1,5246 |
| Пентан | 1,3577 | Циклогексан | 1,4263 |
| Бензин | 1,38 | Тетралин | 1,54 |
| Толуол | 1,4969 | Гептан | 1,3876 |
| О-ксилол | 1,5054 | Октан | 1,3977 |
33. При прохождении света с длиной волны λ = 430нм Теореллом были получены нижеуказанные значения процента прохождения лучей J,% через слой золя мастики различной концентрации и толщины d. Вычислите среднее значение коэффициента поглощения e золя.
| Концентрация с, % | 0,60 | 0,20 | 0,08 | 0,04 | 0,02 | 0,01 |
| d ∙10 3 , м | 2,5 | 2,5 | 20,0 | 20,0 | 20,0 | 30,0 |
| J,% | 3,1 | 29,4 | 2,6 | 15,9 | 40,6 | 52,8 |
34. Вычислите среднее значение коэффициента поглощения e при прохождении света (длина волны 600 нм) через слой толщиной d золя мастики различной концентрации (указаны в таблице). Значения пропускания J,% приведены из опытных данных Теорелла.
| Концентрация с,% | 0,6 | 0,20 | 0,1 | 0,06 | 0,02 |
| d ∙10 3 , м | 2,5 | 2,5 | 5,0 | 20,0 | 20,0 |
| J,% | 27,0 | 63,9 | 65,8 | 37,1 | 70,1 |
35 — 41. С помощью нефелометра получены экспериментальные данные при одинаковой интенсивности рассеянного света потоков при высоте исследуемого золя h 1 и h 2 для стандартного золя с диаметром частиц dст . Рассчитайте радиус частиц исследуемого золя r.
| № задачи | h1 | h2 | dcт |
| 1,4 мм | 0,8 мм | 0,016 мкм | |
| 4,4 см | 1,2 см | 12,4 А | |
| 0,39 см | 0,16 см | 32,5 нм | |
| 16,7 мм | 3,2 мм | 0,032 мкм | |
| 0,074 см | 2,54 мм | 29,8٠10 -7 см | |
| 48,5 мм | 12,6 мм | 19,4٠10 -10 м | |
| 18,4 мм | 0,006 см | 0,091 мкм |
Воспользуйтесь поиском по сайту:
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.007 с) .
Источник: studopedia.org
По ультрамикроскопическим данным вычислите средний линейный размер коллоидных частиц серебра
По ультрамикроскопическим данным вычислите средний линейный размер коллоидных частиц серебра. Концентрация серебра и соответствующие им средние числа частиц ν, подсчитанные в объеме 1∙10-6 м 3 , приведены в таблице. Плотность серебра 10,5∙103 кг/м3 . С∙1015, кг/м3 : 0,8 ν: 16,3
По ультрамикроскопическим данным радиус частиц рассчитаем по формуле
Похожие готовые решения по химии:
- Коллоидный раствор (золь) АД получен при смешивании V1 мл водного раствора АС с молярной концентрацией С1 и V2 мл водного раствора ВД с молярной концентрацией С2
- По экспериментальным данным адсорбции паров воды макропористым силикагелем вычислите константы уравнения Ленгмюра графическим способом, постройте изотерму адсорбции Ленгмюра
- По уравнению Ленгмюра вычислите величину предельной адсорбции и площадь, занимаемую одной молекулой пропилового спирта на границе раздела водный раствор
- По изотерме БЭТ адсорбции бензола при 293 К рассчитайте удельную поверхность адсорбента
- Определите удельную поверхность пылевидного топлива, если известно, что его плотность равна 1,68 г/см3, а средний диаметр частиц равен 1,5∙10-3 мм. Определите, к какому типу (согласно принятым классификациям) относится дисперсная система, если дисперсионная среда а) жидкость; б) воздух
- Теплота смачивания графита водой равна 6,285 кДж/кг, а бензолом составляет 6,704 кДж/кг. Является ли данная поверхность гидрофильной
- Вычислите поверхностное натяжение раствора масляной кислоты по методу Ребиндера
- Определите высоту, на которой после установления диффузионноседиментационного равновесия концентрация частиц гидрозоля SiO2 уменьшится вдвое
- В отчетном году было продано хлопчатобумажных тканей на 20 млн. руб., шелковых — на 15 млн. руб
- Имеются следующие данные по предприятию: Показатель По плановым расчетам По плану в пересчете на фактический объем реализации
- Для учета амортизации нематериальных активов используется счет 05 «Амортизация нематериальных активов». 2. Затраты на производство
- Магазин, переведенный на систему налогообложения в виде единого налога на вмененный доход (ЕНВД), имеет следующие остатки по счетам бухгалтерского
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.
Источник: www.evkova.org