Руководство к решению примеров и задач по коллоидной химии. Цыренова С.Б - 13 стр.

Свободная поверхностная энергия всех капель составляла 53 Дж. Вычислите дисперсность и
диаметр капель жидкого кадмия.
     Решение. Энергия Гиббса поверхности определяется по уравнению:
                                            Gs = σ S.
Связь между удельной поверхностью Sуд, поверхностью S,объемом V и дисперсностью D
выражается соотношением:
                                                 S
                                         Sуд = = 6D .
                                                V
     Поверхность капель тумана составляет S = 6 DV.
   Дисперсность капель кадмия равна
                             Gs                 53
                       Д=         =                           = 1,24 ⋅ 106 м−1 .
                            σ 6V 570 ⋅ 10 6 ⋅ 12 ,5 ⋅ 10− 6
                                             −3

     Диаметр капель кадмия равен d=1 / Д=8,1.10 -7 м.
     2. Рассчитайте полную поверхностную энергию 10 г эмульсии гексана в воде с концен-
трацией 70% масовых и дисперсностью Д=1 мкм-1 при температуре 298 К. Плотность гексана
при этой температуре 0,655 г/см3, поверхностное натяжение 18,41 мДж/м2, температурный
коэффициент поверхностного натяжения гексана dσ/d T= -0,104 мДж/(м 2 К).
     Решение. Полная поверхностная энергия рассчитывается по уравнению Гиббса-
Гельмгольца:
                                      U s = [σ - T (d σ / d T)] S.
Поверхность S капель бензола 70 %-ной эмульсии массой 10 г составляет
                                       m 6,1 ⋅ 106 ⋅ 10 ⋅ 0,7 ⋅ 10−3
                      S = 6DV = 6D =                                 = 64 м2 ;
                                       ρ             655
                      Us = (18,41. 10 -3 + 0,104. 10 -3. 298) 64 = 3,16 Дж.
     3. Определите энергию Гиббса Gs водяного тумана массой m = 4 г при 293 К, если по-
верхностное натяжение воды σ = 72,7 мДж/ м 2, плотность воды ρ = 0,998 г/см 3, дисперс-
ность частиц D = 50 мкм -1.
     Решение. Энергия Гиббса поверхности определяется по уравнению:
  Gs = σ s.
     Связь между удельной поверхностью S уд , поверхностью S, объемом V и дисперсно-
стью D выражается соотношением:
                                       S уд = S / V = 6 D.
Отсюда поверхность капель тумана составляет:
                                S=6DV=6Dm/ρ                        и
                Gs = 6 D (m/ρ) σ = 6 . 5 . 10 7 (4. 10 -3 / 998). 0,0727 = 87,41Дж.
     4. Рассчитайте полную поверхностную энергию 5 г эмульсии бензола в воде с концен-
трацией 75 % (масс) и дисперсностью D = 2 мкм -1 при температуре 313 К. Плотность бензо-
ла при этой температуре равна 0,858 г/см3, поверхностное натяжение σ = 32,0 м Дж/ м 2, тем-
пературный коэффициент поверхностного натяжения бензола
                                d σ / d T = 0,13 м Дж / (м 2 К).
     Решение. Полная поверхностная энергия Us рассчитывается по уравнению Гиббса -
Гельмгольца:
                                                         dσ
                                          U s = [σ − T ( )]S .
                                                          dT
     Поверхность S капель бензола 75 %-ной эмульсии массой m = 5 г составляет
                                         m 6 ⋅ 2 ⋅ 106 ⋅ 5 ⋅ 0,75 ⋅ 10−3
                        S = 6DV = 6D =                                   = 52 ,4 м2 .
                                         ρ                858
Отсюда
                     U s = (32,0 . 10 -3 + 0,13. 10 -3 . 313) 52,4 = 3,81 Дж.