ЮЖНЫЙ ФИЛИАЛ НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОРЕСУРСОВ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
«КРЫМСКИЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет механизации производства и технологии переработки сельскохозяйственной продукции
Кафедра технологии и оборудования производства жиров и эфирных масел
Методические рекомендации для проведения лабораторно – практических занятий по дисциплине «Коллоидная химия»
для студентов 3-го курса специальности 6 091 700: «Технология жиров и жирозаменителей», «Технология бродильных производств и виноделия», «Технология хранения, консервирования и переработки молока»
Тема 1. Молекулярно – кинетические свойства коллоидных систем
Тема 2. Электрокинетические свойства в коллоидных системах
Тема 3. Получение, устойчивость и коагуляция коллоидных систем
Симферополь 2011 г.
Сборник заданий составлен к.т.н., доцентом кафедры технологии и оборудования производства жиров и эфирных масел Ножко Е. С.
Рецензент: к. т. н., доцент кафедры земледелия и агрономической химии Пономарева Т. Г.
Методические рекомендации по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» рассмотрены и одобрены на заседании кафедры технологии и оборудования производства жиров и эфирных масел
Протокол № 7 от 3 марта 2011 г.
Сборник заданий по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» рассмотрен и рекомендован к использованию в учебном процессе методической комиссией факультета механизации производства и технологии переработки с/х продукции
Протокол №. 8 от 6 апреля 2011 г.
Председатель методической комиссии
факультета к. с/х н., доцент В. С. Рутенко
Ответственный за выпуск заведующий кафедрой технологии оборудования и производства жиров и эфирных масел д.т.н., профессор Шляпников В. А.
Содержание
Стр.
Тема 1. Молекулярно – кинетические свойства коллоидных
систем ………………………………………………………………………....4
Обучающие задания…………………………………………………….4
1.1. Контролирующие задания ……………………….....6
Тема 2. Электрокинетические явления…………………………………….....7
2.1.Краткие теоретические основы……………………………………..7
2.2. Задачи для самостоятельного решения…………………………11
2.3 Экспериментальная часть………………………………………….13
Тема 3. Получение, устойчивость и коагуляция коллоидных систем….....16
3.1. Краткие теоретические основы…………………………………….16
3.1.1. Получение коллоидных систем. Строение мицеллы…………………16
3.1.2. Устойчивость золей……………………………………………………...17
3.2. Задачи для самостоятельного решения……………………..19
3.3. Экспериментальная часть……………………………………..19
Лабораторная работа №1. Получение гидрофобных коллоидных систем.19
Лабораторная работа №2. Определение порога коагуляции золя
гидроксида железа (+3)………………………………………………………….21
Лабораторная работа №3. Изучение явления защиты золя………………....21
Теcт по темам: «Электрокинетические свойства коллоидных систем.
Строение двойного электрического слоя. Строение мицеллы»…………….22
Рекомендуемая литература…………………………………………………….25
Тема 1. Молекулярно – кинетические свойства коллоидных систем
1.1. Обучающие задания
Основные понятия и определения:
*** Мера раздробленности вещества или степень дисперсности: 
, м3,
где а – размер частицы: d - диаметр для шарообразной, l - ребро куба для кубической.
*** Удельная поверхность S(уд.) = S/V ≈ s/v, м3,
где S и V– суммарные поверхность и объем дисперсной фазы; s и v - поверхность и объем одной частицы.
*** Число коллоидных частиц в заданном объеме золя:
ν = m (вещества)/ m(коллоидной частицы).
*** Количество вещества коллоидных частиц: nd = ν/NA.
*** Частичная (счетная) молярная концентрация золя: cd = nd / V(золя).
*** Средняя молярная масса коллоидной частицы:
Md = m (коллоидной частицы) × NA, г/ моль
Основные константы:
Постоянная Авогадро NA = 6,02 × 1023 моль-1
Универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж/ К моль (система СИ) или R = 62,36 л (мм рт. ст.)/К моль
1 а.е м. = 1,66 ×10-24 г
Постоянная Больцмана k = R/ NA = 1,38×10-23 Дж/К
1. Диффузия – самопроизвольный процесс выравнивания концентрации по всему объему раствора за счет броуновского движения.
Уравнение Эйнштейна позволяет связать коэффициент диффузии D с величиной среднего сдвига:
(1)
Уравнение Эйнштейна – Смолуховского связывает величину среднего сдвига с вязкостью η и формой частиц:
(2)
Объединив уравнения (1) и (2), для частиц сферической формы получим:
(3)
Пример 1. Оцените коэффициент диффузии сферической частицы радиусом 1,5 ×10-9 м в воде при 300оК.
Решение.
Воспользуемся уравнение (3). R/ NA = k – постоянная Больцмана; η (Н2О) = 1 ×10-3 Н с/м2.
Пользуясь уравнением (3) можно экспериментально определить радиус частицы по известным значениям вязкости и коэффициента диффузии.
2. Седиментационно – диффузионное равновесие коллоидных частиц
Для шарообразных частиц с радиусом r при их падении в жидкости с вязкостью η сила трения рассчитывается по формуле:
F = 
(4),
где U –скорость оседания частицы.
Эффективный вес G этих частиц:
(5),
где ρ - плотность частиц, ρ0 – плотность среды, g - ускорение силы тяжести.
Постоянная скорость оседания достигается при G = F:
(6)
Если средой является вода, вязкость которой η(Н2О) = 1×10-3 Н с/м2, а плотность ρ = 1000 кг/м3, по формуле (6) легко рассчитать радиус оседающей частицы:
(7)
Зная высоту столба жидкости Н и время осаждения τ, можно рассчитать скорость: 
. При (ρ – ρ0) < 0 происходит всплытие частиц, при (ρ – ρ0) > 0 – оседание.
