Руководство к решению примеров и задач по коллоидной химии. Цыренова С.Б - 22 стр.

       12. Краевой угол воды на парафине равен 1110 при 298 К. Для 0,1М раствора бутила-
мина в воде поверхностное натяжение составляет 56,3 мДж/м2, краевой угол на парафине ра-
вен 920, Рассчитайте поверхностное натяжение пленки бутиламина, адсорбированного на по-
верхности раздела парафин-вода. Поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/ м2.
       13. Рассмотрите возможность растекания водного раствора валериановой кислоты по
поверхности ртути, исходя из значений поверхностных натяжений: σр-р – воздух=25 мДж/ м2;
σртуть-воздух= 475 мДж/ м2;σртуть - р-р = 329 мДж/ м2. Если раствор будет растекаться по поверх-
ности ртути,то как при этом ориентируются полярные группы валериановой кислоты: к воде
или к ртути? Объясните почему.
       14. Экспериментально получено значение коэффициента растекания гептанола по воде,
равное 37 мН/м. Рассчитайте межфазное натяжение на границе вода–гептанол, принимая
значения поверхностных натяжений воды и гептанола соответственно 71,96 и 26,1 мН/м.
       15. Смачивание поверхности стекла водой меняется при введении катионного ПАВ, на-
пример додецилметиламмонийбромида. Постройте изотерму смачивания /соsθ = f (CПАВ)/,
определите точку инверсии смачивания (соs θ = 0) и рассчитайте работу адгезии, используя
приведенные ниже данные:

       CПАВ , ммоль/л          0    1. × 10-4.   1. × 10-2.    1      2      5      10
       σж-г, Дж/м2            72      71.5         70.1       63.2   56.2   50.9   41.0
       θ,град                 0        47           85        92     82     57      0


      16. Вычислите краевой угол, образованный формамидом на поверхности желатинового
геля, если работа адгезии составляет 50,2мДж/м2. Поверхностное натяжение формамида рав-
но 41,2 мДж/м2.


                          3. АДСОРБЦИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ

      Для дисперсных систем, обладающих высокой свободной поверхностной энергией, ха-
рактерен процесс адсорбции, заключающийся в накоплении посторонних молекул на по-
верхности раздела фаз и сопровождающийся энергетическим изменением системы.
      Для расчета величины адсорбции на границе твердый адсорбент - газ или адсорбент -
раствор, широко используют эмпирическое уравнение Фрейндлиха:
                              А = k р 1/n                          (3.1)
      Константа эмпирического уравнения определяется по экспериментальным данным.
Прологарифмировав эмпирическое уравнение адсорбции и получив его в виде уравнения Lg
a = Lg k + 1/n Lg p, строят прямую в координатах Lg a = f(lg). Тогда отрезок, отсекаемый
прямой на оси ординат, равен Lg k, тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равняется 1/n.
Применимость этого уравнения ограничивается только областью средних концентраций, т.к.
при очень малых концентрациях, а также в области концентраций, близких к предельной,
вид кривой, рассчитанной по эмпирическому уравнению, не совпадает с экспериментально
полученной изотермой адсорбции. Для расчета молекулярной адсорбции употребляют эмпи-
рическое уравнение
                              х / m = K C 1/n ,                    (3.2)
где х / m = a.
      И. Ленгмюр создал и обосновал теорию мономолекулярной адсорбции газов на твердом
адсорбенте, предположив, что активные центры равномерно распределены по поверхности.
Адсорбция локализована. Уравнение изотермы адсорбции имеет вид
                          а = а∞ кр / (1 + kp),                    (3.3)
                                  2
где     а - адсорбция, моль / см ;
      а∞ - предельная адсорбция (емкость монослоя), моль/cм 2;
      к- константа, характеризующая поверхностную активность адсорбтива;