ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ СБОРНИК ПРИМЕРОВ И ЗАДАЧ Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета 2-е издание, переработанное и дополненное Издательство Томского политехнического университета 2013 УДК 541.18(075.8) ББК 24.6Я73 М69 Михеева Е.В. <...> Мерой раздробленности дисперсной системы может служить: поперечный размер частицы (а) – диаметр (d) для сферических частиц, длина ребра (l) для кубических частиц; дисперсность (D) – величина, обратная поперечному размеру частицы 1 D a м ; 1 , Sуд V S д ф д ф . . , д. .ф м м м 3 2 S .д ф м 2 1 . него используют массу дисперсной фазы mд.ф. <...> 4 3 r , тогда 3 3 , тогда (1.5) (1.1) удельная поверхность (Sуд) – межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы (1.2) Объем дисперсной фазы V часто не известен, поэтому вместо Sуд , (1.3) Удельную поверхность дисперсной фазы легко вычислить, если из2 3 6 6 r d D, Vкуб l (1.4) Таким образом, удельная поверхность прямо пропорциональна дисперсности, и обратно пропорциональна поперечному размеру частицы. отношению объема (1 м3) системы к объему одной сферической частицы V n V шара общ 1 4 3 r 3 . <...> Число сферических частиц (n) в 1 м3 дисперсной системы равно (1.7) Площадь удельной поверхности сферических частиц в 1 м3 дисперсной системы будет равна произведению числа частиц на площадь каждой частицы Sуд n Sшара 1 4 3 r 3 4 r 2 3 6 6 r d D. , / (1.8) отношению массы (1 кг) к массе одной частицы. <...> Масса одного шарика золя равна произведению объема шарика на плотность ( Число сферических частиц (n) в 1 кг дисперсной системы равно 3 кг м ) mшара Vшара 4 3 r 3 m <...>
Коллоидная_химия._Поверхностные_явления_и_дисперсные_системы.__Сборник_примеров_и_задач.pdf
УДК 541.18(075.8)
ББК 24.6Я73
М69
Михеева Е.В.
М69
Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные
системы. Сборник примеров и задач: учебное пособие / Е.В. Михеева,
Н.П. Пикула; Томский политехнический университет. –
2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2013. – 176 с.
В сборник вошло более 600 задач по основным разделам дисциплин
«Коллоидная химия» и «Поверхностные явления и дисперсные системы».
Каждый раздел включает в себя краткую теоретическую часть, примеры решения
типовых задач и задачи для самостоятельного решения. Наличие
большого числа задач по каждой теме позволит преподавателям организовать
самостоятельную, аудиторную и внеаудиторную работу студентов. Второе
издание дополнено большим количеством новых заданий по разделам «термодинамика
поверхностных явлений», «адсорбция и свойства дисперсных
систем».
Предназначено для студентов ИПР, ИФВТ, ФТИ.
УДК 541.18(075.8)
ББК 24.6Я73
Рецензенты
Доктор технических наук
профессор кафедры аналитической химии ТГУ
В.И. Отмахов
Доктор химических наук
профессор кафедры неорганической химии ТГПУ
С.В. Ковалева
© Томский политехнический университет, 2008
© Михеева Е.В., Пикула Н.П., 2008
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2013
Стр.2
Содержание
Введение ............................................................................................................................. 3
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. ТЕРМОДИНАМИКА
ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ .................................................................................. 5
§ 1. Дисперсность ......................................................................................................... 5
§ 2. Межмолекулярные взаимодействия.
Когезия, адгезия, смачивание, растекание ........................................................ 12
§ 3. Растекание жидкости .......................................................................................... 19
§ 4. Связь между смачиванием и адгезией .............................................................. 21
§ 5. Методы определения поверхностного натяжения ........................................... 24
АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ ТВЕРДОЕ ТЕЛО – ГАЗ ......................................... 31
§ 6. Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра ..................................................... 31
§ 7. Расчет интегральной и дифференциальной теплот
адсорбции по уравнению Лэнгмюра ................................................................. 39
§ 8. Пористые сорбенты. Потенциальная теория Поляни ..................................... 50
§ 9. Пористые сорбенты. Капиллярная конденсация .............................................. 60
§ 10. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ ...................................................... 69
АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ ЖИДКОСТЬ – ГАЗ .................................................. 76
§ 11. Расчет гиббсовской адсорбции с использованием изотермы
поверхностного натяжения. Определение молекулярных констант ПАВ .... 76
§ 12. Адсорбция на границе раствор – газ ................................................................. 85
§ 13. Расчет поверхностной активности ..................................................................... 90
§ 14. Влияние ПАВ на смачивание и адгезию ........................................................... 95
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.
УСТОЙЧИВОСТЬ ....................................................................................................... 102
§ 15. Электрокинетические явления ......................................................................... 102
§ 16. Строение коллоидных мицелл ......................................................................... 111
§ 17. Коагуляция лиофобных золей электролитами. Выбор иона-коагулятора ... 116
§ 18. Расчет порогов коагуляции .............................................................................. 119
§ 19. Кинетика коагуляции. Применимость теории
Смолуховского к коагуляции золя .................................................................. 127
§ 20. Кинетика коагуляции. Зависимость общего числа частиц от времени
коагуляции ......................................................................................................... 135
ОПТИЧЕСКИЕ, МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНОМЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ............................. 140
§ 21. Оптические свойства дисперсных систем ....................................................... 140
§ 22. Рассеяние света в эмульсиях. Расчет среднего радиуса частиц эмульсии .. 148
§ 23. Поглощение света. Расчет среднего радиуса частиц дисперсной фазы ...... 153
§ 24. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем .......................... 157
§ 25. Реология и вязкость дисперсных систем ........................................................ 169
Приложение ................................................................................................................... 172
Список литературы ...................................................................................................... 174
175
Стр.175