поверхностные явления дисперсных систем

Только решения задач с пояснениями.


: Подробнее о работе - https://www.sendspace.com/file/9tj811 ...

+

+

Капиллярные вискозиметры: принцип действия основан на подсчёте времени протекания заданного объёма жидкости через узкое отверстие или трубку, при заданной разнице давлений. Чаще всего жидкость из резервуара вытекает под действием собственного веса, в таком случае вязкость пропорциональна разнице давлений между жидкостью, вытекающей из капилляра и жидкостью на том же уровне, вытекающей из очень толстой трубки. Если течение жидкости в приборе осуществляется только под действием тяжести (например, в вискозиметре Уббелоде), то при работе капиллярного вискозиметра определяется кинематическая (не динамическая) вязкость. С помощью капиллярного вискозиметра измеряются вязкости от 10 мкПа∙с(газы) до 10 кПа∙с. Предназначены для измерения кинематической вязкости прозрачных жидкостей (вискозиметры Кэннон-Фенске прямого тока) или непрозрачных жидкостей (вискозиметры Кэннон-Фенске обратного тока). Как правило размеры и константы вискозиметров прямого и обратного тока совпадают.
Ротационные вискозиметры: два тела вращения, одинаковых или разных, совмещаются по осям так, что одно из них прикасается изнутри к другому (примером может послужить сфера, вписанная в конус). Пространство между телами заполняют исследуемым веществом, и к одному из тел подаётся крутящий момент, тело начинает вращаться с угловой скоростью, зависящей от вязкости вещества (у вискозиметров, как правило, стабилизируется скорость вращения и измеряется крутящий момент). Диапазон работы стандартных вискозиметров простирается от 1 мПа·с до сотен тысяч Па·с. Такой широкий диапазон измерений достижим за счёт изменения скорости вращения шпинделя от 0,01 оборота в минуту до 100, а также за счёт использования шпинделей разных размеров при разных диапазонах вязкости.
Вискозиметр с движущимся шариком: основан на законе Стокса. Вязкость определяется по времени прохождения шариком некоего расстояния, чаще всего под воздействием его собственного веса. Наиболее известен вискозиметр Гепплера.
Вискозиметр с вибрирующим зондом: основан на изменении резонансной частоты колебаний в жидкости различной вязкости. Так как частота будет зависеть и от плотности измеряемой жидкости, некоторые модели позволяют определять эту плотность независимо от вязкости, тогда как другие используют заданное известное значение плотности.
Вискозиметр пузырькового типа: основан на определении параметров движения пузырька газа, свободно всплывающего в вязкой среде.
Практическая часть
1. Вычислите скорость электрофореза коллоидных частиц берлинской лазури, если электрокинетический потенциал = 0,058 В, напряженность электрического поля Н=10·102 В/м. Диэлектрическая проницаемость среды ε = 81, вязкость среды η = 1·10-3 Н·с/м2.
Решение
Скорость электрофореза коллоидных частиц определяется по формуле:
.
где - величина электрокинетического потенциала, В;
-вязкость среды, Н·с/м2;
- диэлектрическая проницаемость среды, для водной среды равная 81 (безразмерная величина);
0- электрическая константа (диэлектрическая проницаемость вакуума), равная 8,85·10-12 Ф/м;
– удельная электрическая проводимость, Ом-1·м-1;
– объемная скорость электроосмоса, м3/с,
Н – градиент потенциала, В/м.
Ответ:
2. Определите, какой объем водных растворов электролитов был прилит к 10,0 мл гидрозоля сульфида мышьяка, если порог коагуляции электролитов, указанной концентрации оказался равным:
Электролит
NaCl
BaCl2
AlCl3
C, моль/л
5,0
0,4
0,01
γ , моль/л
5,2
0,08
0,007
Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы золя As2S3, полученного пропусканием сероводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As2O3.
Решение
Порог коагуляции – минимальная концентрация электролита, достаточная для того, чтобы вызвать явную коагуляцию золя.
где С – концентрация электролита, моль/л;
W – объем золя, мл;
V - объем электролита, мл;
γ- порог коагуляции, моль/л.
Cледовательно, объем электролита определяем по формуле:
мл
мл
мл
Электролиты NaCl, BaCl2 и AlCl3 содержат анионы одинакового заряда, а катионы – разного заряда. Чем больше заряд иона, тем меньше оказывается порог коагуляции. Самый минимальный порог коагуляции и наивысшая коагулирующая способность у ионов . Следовательно, частицы золя As2S3 заряжены отрицательно.
Рассмотрим образование золя сульфида мышьяка. Его получают при взаимодействии оксида мышьяка As2О3 и сероводорода  Н2S:
2As2О3 + 3Н2S = As2S3 + 3Н2О.
  Сульфид мышьяка весьма мало растворим в воде, однако при опре­деленных условиях опыта осадок не появляется, а образуется коллоид­ный раствор, окрашенный в желтый цвет. При этом молекулы соединяют­ся вместе, образуя более крупные частицы:
m As2S3 → ( As2S3 )m - ядро.
Благодаря значительному размеру этих частиц на поверхности ра­здела создаются условия, необходимые для явлений адсорбции. Затем ионы адсорбируются на частицах, которые вследствие этого приобрета­ют одноименные электрические заряды.
[(As2S3)m . nHS]n- - гранула.
Появление зарядов мешает объе­динению частиц в более крупные агрегаты, которые могли бы выпасть в осадок.
Коллоидная частица,  окруженная двойным электрическим слоем ионов, называется мицеллой:
{[(As2S3)m . nHS]n- (n-x)H+}x-.xH+.
3. Рассчитайте изменение числа вторичных частиц с течением времени для золя золота при его коагуляции в следующих интервалах времени: 60, 120, 240, 480 и 600 с. Начальное число частиц в 1 м3 составляет n0 = 2,5·1014 частиц. Время половинной коагуляции составляет 290 с. Постройте кривую изменения числа вторичных частиц золя золота в координатах n = f(t).
Решение
По формуле Смолуховского для вторичных частиц:
где n0 – общее число частиц в единице объема золя до коагуляции,