Руководство к решению примеров и задач по коллоидной химии. Цыренова С.Б - 49 стр.

      22. Что такое диффузионно-седиментационное равновесие? Чем характеризуется кине-
тическая и термодинамическая седиментационная устойчивость системы? Как определяют
размеры частиц в условиях диффузионно-седиментационного равновесия?
      23. Каковы возможные причины возникновения двойного электрического слоя на меж-
фазной поверхности? Приведите примеры механизмов образования двойного электрического
слоя в различных дисперсных системах.
      24. Дайте характеристику строения двойного электрического слоя на поверхности раз-
дела фаз. Как изменяется потенциал с расстоянием от поверхности?
      25. Расскажите об основных положениях теории строения двойного электрического
слоя. Какое соотношение лежит в основе этой теории?
      26. Что понимают под толщиной диффузной части двойного электрического слоя? Чем
определяются толщина плотной и диффузионной частей двойного электрического слоя?
      27. Перечислите электрокинетические явления и объясните, чем они обусловлены.
      28. Что называют электрокинетическим потенциалом? Какие факторы влияют на ξ-
потенциал отрицательно заряженных частиц при введении в золь –нитратов калия, бария и
лантана?
      29. При каких условиях применимо уравнение Гельмгольца-Смолуховского для скоро-
сти электрофореза? Какими свойствами должна обладать контактная жидкость?

                                           7.2.Примеры решения задач
                                                                               −
     1. Определите коэффициент диффузии D и среднеквадратичный сдвиг ∆ частицы гид-
розоля за время τ =10нм, Т = 293,2 К, вязкость среды η = 10-3Па⋅с, r = 50нм.
     Решение: Коэффициент диффузии D рассчитывается по уравнению Эйнштейна:
                                                           KT
                                                  D=           .
                                                         6πηr
                                  1,38 ⋅ 10−23 ⋅ 293
                         D=                                 = 4,3 ⋅ 10− 22 м2 / с .
                              6 ⋅ 3,14 ⋅ 10− 3 ⋅ 50 ⋅ 10− 9
     Коэффициент диффузии и средний сдвиг частицы связаны уравнением Эйнштейна-
Смолуховского:
                                                           −
                                         ∆ 2 = 2Dτ.
       Тогда среднеквадратичный сдвиг частицы составит:
          −
        ∆ = 2 Dτ = 2 ⋅ 4 ,3 ⋅ 10− 22 ⋅ 10 = 9 ,26 ⋅ 10− 6 м .
      2. Определите радиус гидрозоля золота, если после установления диффузионно-
седиментационного равновесия при 293 К на высоте h = 8,56см концентрация частиц изменя-
ется в е раз. Плотность золота ρ = 19,3 г/см3, плотность воды ρ = 1,0 г/см3.
      Решение: При установлении диффузионно-седиментационного равновесия распреде-
ление частиц по высоте рассчитывается по равнению гипосометрического закона:
                                             ν      υg ( ρ − ρ0 )h
                                           ln h =                  .
                                             ν0           KT
                                                                   νh
       Согласно условию задачи ν = ν0/е, тогда ln                     = −1 .
                                                                   ν0
       Объем сферической частицы υ = 4/3π r3. Тогда,
          3KT                         3 ⋅ 1,38 ⋅ 10 −23 ⋅ 293
r=3                   =3                                                  =
       4πgh( ρ − ρ0 )    4 ⋅ 3,14 ⋅ 9,81 ⋅ 8,56 ⋅ 10 −2 (19,3 − 1) ⋅ 10 3
= 3,98 ⋅ 10 − 9 м.
      3. Рассчитайте осмотическое давление 30%-ного гидрозоля Si O2 при 293,2 К, если
удельная поверхность частиц Sуд = 2,7⋅105 м2/кг. Плотность частиц гидрозоля SiO2 ρ =
2,2г/см3, плотность среды ρ0 = 1,15 г/см3.