Задачи для самостоятельного решения

 1. Как изменится значение порога коагуляции, если для коагуляции 2·10^-5 м³ золя АgI вместо КNОз взяты Са(NО₃)₂ и А1(NOз)з. Концентрация объем электролитов, пошедших на коагуляцию золя указаны ниже. Каков знак заряда частиц?

 

Электролит	КNОз	Са(NО3)2	А1(NOз)з
С, кмоль/м3	1,0	0,1	0,01
V.10-6, м3	3,0	1,0	0,4

 

2. Чтобы вызвать коагуляцию гидрозоля Fе(ОН)_з к 1×10^-5 м³ золя добавлено в первом случае 1,05×10^-6 м³ 1N раствора КС1, во втором - 6,2×10^-6 м³ 0,01N раствора Nа₂SO₄ и в третьем - 9,1×10^-6 м³ 0,001N раствора Nа₂SO₄. Определите знак заряда частиц золя и вычислите порог коагуляции каждого электролита в кг×экв/м³.

3. При коагуляции полистирольного латекса получены следующие значения порога коагуляции:

 

Электролит	NаС1	СаС12	АlCl3
Ск, моль/л	0.47	7.10-3	6.10-4

Проверьте применимость правила значности к данной системе.

 

4. Порог быстрой коагуляции положительно заряженного золя АgI под действием NаNОз равен 9,3 моль/м³. С помощью правила Шульце-Гарди рассчитайте значения порога коагуляции этого золя для КзРО₄,К₂Cr₂О₇, К₂S0₄.

 

5. Порог быстрой коагуляции отрицательно заряженного золя AgI под действием NаNOз равен 11,23 моль/м³. С помощью правила Дерягина-Ландау рассчитайте значения порога коагуляции этого золя для К₂SO₄, СаCl₂ и АlCl₃.

 

6. При исследовании коагуляции полихлоропренового латекса получены следующие значения порога коагуляции:

 

Электролит	NаСl	СаС12
Ск, моль/л	0,25	1,08.10-2

Рассчитайте значения порога коагуляции для А1С1₃, исходя из соотношения Шульце-Гарди.

 

7. Порог коагуляции бутадиен-стирольного латекса, вызванного СаСl₂, равен 2×10^-2 моль/л. Используя правила Шульце-Гарди и Дерягина-Ландау, рассчитайте значения порога коагуляции для следующих электролитов:NаС1,ВаС1₂, Аl(NO₃)_3.

 

8. Каким из приведенных электролитов: NH₄Cl или (NH₄)₂SO₄ экономичнее коагулировать золь гидроксида алюминия, стабилизированного хлоридом алюминия? Рассчитайте значения порога коагуляции по NH₄Cl, если на коагуляцию частиц из 30 м³ этого золя расходуется 0,33 м³ 20 %-го раствора NH₄Cl (плотность 1060 кг/м³).

 

9. В пробе сточных вод объемом 5,0^.10^-2 м³ после добавления к ней 2,3^.10^-3 26 %-го раствора NaCl (плотность 1200 кг/м³) появляются хлопья. Определите значения порога коагуляции рассматриваемого золя по отношению к NаCl.

 

10. Определите значения времени половинной коагуляции, используя экспериментальные данные для коагуляции золя золота раствором NаСl. Применима ли к данному случаю теория Смолуховcкого?

 

Время коагуляции , ч	0	0,5	1	2	3	5	9
ν .10-14, м-3	4,35	4,01	З,74	3,32	3,29	3,33	3,35

 

 

11. Происходит ли быстрая коагуляция водной суспензии глины, если общее число частиц в системе изменяется во времени следующим образом:

 

Время коагуляции , с	0	90	210	330	450	570	1260
ν .10-14,м-3	50	10,4	5,8	4,9	4,1	2,9	1,0

 

12. Происходит ли быстрая коагуляция водной суспензии каолина, если общее число частиц в системе изменяется во времени следующим образом:

 

Время коагуляции , с	0	90	150	210	270	330	390
ν .10-14,м-3	5,0	3,91	3,55	3,29	2,80	2,69	2,56

 

13. Происходит ли быстрая коагуляция гидрозоля золота, если общее число частиц в системе n изменяется во времени следующим образом:

 

Время коагуляции , с	0	30	60	120	240	480
ν .10-14,м-3	20,1	14,8	10,9	8,24	4,90	3,02

 

14. Происходит ли быстрая коагуляция гидрозоля золота, если общее число частиц в системе n изменяется во времени следующим образом:

 

Время коагуляции , с	0	60	120	240	420	600
ν .10-14,м-3	5,09	4,18	3,66	2,89	2,32	1,96

 

15. Происходит ли быстрая коагуляция гидрозоля золота, если общее число частиц в системе n изменяется во времени следующим образом:

 

, с	0	60	120	240	420	600	900	1320
ν .10-14,м-3	2,7	2,35	2,26	2,01	1,70	1,46	1,37	1,2

 

16. Рассчитайте время половинной коагуляции и константу константу скорости быстрой коагуляции лиофобной дисперсной системы в воде, если за 7 с число частиц в 1 м³ изменилось с 3,22 ×10¹⁶ до 2,42 ×10¹⁶.Вязкость среды  = 1·10^-3 Па·с, температура 293 К. Сравните значение константы скорости быстрой коагуляции, рассчитанной теоретически с экспериментальной величиной.

 

17. Во сколько раз уменьшится общее число частиц дыма оксида цинка ₀, равное 1×10¹⁶ м³, через 10 с и 50 с после начала коагуляции? Константа скорости коагуляции К = 3×10^-16 м³/с.

 

18. Рассчитайте и постройте в координатах 1/ =f() кривые изменения общего числа частиц золя золота при его коагуляции в интервалах времени 5, 10, 20, 40, 60 с. Первоначальное число частиц в I м³ = 2,0×10¹⁵, время половинной коагуляции = 200 с.

 

19. Рассчитайте время половинной коагуляции аэрозоля с дисперсностью 0,25 нм и концентрацией 1,5×10¹⁵ кг/м³, если константа скорости быстрой коагуляции равна 5,8×10^-18 м³/с. Плотность частиц аэрозоля равна 2200 кг/м³.

 

20. Во сколько раз уменьшится число частиц  дыма мартеновских печей через I, 10 и 100 с после начала коагуляции? Средний радиус частиц 2×10^-8 м; концентрация 1×10³ кг/м³. Плотность 2,2×10³ кг/м³; константа Смолуховского K = 3×10^-16 м³/с.

 

21. Первоначальное число частиц в 10^-6 м³ золя n₀ составляет 5×10⁸,время половинной коагуляции 335 с. Определите общее число частиц через 100, 200, 350 и 400 с после начала коагуляции. Постройте график 1/ =f().

 

22. Рассчитайте и постройте графическую зависимость притяжения сферических частиц полистирола, находящихся в водной среде, от расстояния между поверхностями частиц, равного 2, 4, 8, 10, 15, 20 нм. Радиус частиц равен 40 нм; константа Гамакера А = 5×10^-21 Дж.

 

23. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии притяжения двух плоскопараллельных пластин в водной среде от расстояния между ними, равного 5, 10, 25, 50, 75, 100 нм. Константу молекулярных сил Гамакера примите равной 2×10^-20 Дж.

 

24. Рассчитайте и постройте потенциальную кривую взаимодействия сферических частиц полистирольного латекса радиусом 100 нм в водном растворе NаС1, если потенциал  = 30 мВ; константа Гамакера Å =1,1×10^-20 Дж; параметр = 0,7×10⁸ м^-1, температура 293 К. Значение суммарной энергии взаимодействия частиц определите при расстояниях между их поверхностями h=2, 5, 10, 20, 40, 60 нм.

 

25. Рассчитайте и постройте потенциальную кривую взаимодействия плоскопараллельных пластин большой толщины в водном растворе одновалентного электролита по следующим данным: потенциал диффузного слоя = 20 мВ; = 0,57×10⁷ м^-1; константа Гамакера Å =1,25×10^-20 Дж; диэлектрическая проницаемость среды 80,1. Значение энергии взаимодействия рассчитайте для расстояния между поверхностями пластин 5, 10, 20, 30 и 50 нм при 293 К.

 

26. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии электростатического отталкивания двух плоcкопараллельных пластин в водном растворе КCl при расстояниях между поверхностями, изменяющимися от 5 до 200 нм. Потенциал диффузионного слоя = 3×10^-2В;  = 5,7×10⁶ м^-1; температура раствора равна 293 К; диэлектрическая проницаемость среды e=80,1.

 

27. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии электростатического отталкивания сферических частиц в водном растворе КС1 по следующим данным: потенциал = 0,02 В; температура 300 К; концентрация электролита с=2×10³ моль/л; диэлектрическая проницаемость среды e=77,8. Расстояние между частицами изменяется от 5 до 150 нм. 

  

28. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии межмолекулярного притяжения сферических частиц полиметилметакрилата, находящегося в водной среде, от расстояния между частицами 2, 5, 10, 15, 20 нм. Радиус частиц равен 70 нм; константа Гамакера Å =0,72×10^-20 Дж.

 

29–39. При достаточно медленном введении концентрированного раствора вещества В в разбавленный раствор вещества А возможно образование гидрозоля вещества С. Напишите формулу мицеллы и укажите знак электрического заряда коллоидной частицы золя. Для какого из перечисленных электролитов порог коагуляции является наименьшим?

 

№	А	В	С	Электролиты
29	MgCl2	NaOH	Mg(ОН)2	K2SO4; ZnCl2; AlCl3
30	(NH4)2S	AgNO3	Ag2S	BaCl2; K3PO4; Na2SO4
31	СaCl2	H2SO4	CaSO4	(NH4)2SO4; ZnCl2; FeCl3
32	Pb(NO3)2	HCl	РbCl2	NaJ; LiCl; CsNO3
33	CrCl3	NH4OH	Cr(OH)3	Na2SO4; ThCl4; K3PO4
34	K2CrO4	AgNO3	Ag2CrO4	KJ; CaCl2; NaBr
35	Н2О	FeCl3	Fe(OH)3	Na2SO4; Al(NO3)3; СаCl2
36	K2MoO4	Pb(NO3)3	PbMoO4	KCl; NaJ; CsNO3
37	AgNO3	Na2HPO4	Ag2HPO4	BaCl2; K3PO4; Th(NO3)4
38	Na2S	NiSO4	NiS	(NH4)2SO4; AlCl3; Na3PO4
39	NaF	SrCl2	SrF2	ZnCl2; Na2SO4; Al(NO3)3