Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
г = — = ^оЖ-== 13,85 м
Подставляя полученное значение т в уравнение Рэлея, находим радиус капель эмульсии:
з
У тЯ4 /я2 + 2/г2у ~~ у 32я4су' V п\ — п1)
І 113,85 - (5,28 -КГ7)4 ( 1.4602 + 2 • 1.3332 V 9 9Ч1П-8„ „„ ,
Л /-г*7**-I -9 —5— I = 2,23 -10 м = 22,3 нм ,
V 32 - 3.144 - 8-10 3 V 1,460 — 1.3332 / 1
ЗАДАЧИ
1. Определите диаметр частиц аэрозоля, используя результат исследования методом поточной ультрамикроскопии: в объеме 2,2-Ю-2 мм3 подсчитано 87 частиц аэрозоля (дыма мартеновских печей). Концентрация аэрозоля ЬЮ-4 кг/м3, плотность дисперсной фазы 2 г/см3, форма частиц сферическая.
127
2. Используя уравнение Рзлея, сравните интенсивности света, рассеянного двумя эмульсиями с равными радиусами частиц и концентрациями: бензола (/11 = 1,501) в воде и н-пентана (щ = 1,357) в воде. Показатель преломления воды п0 = 1,333.
3. Покажите, в каком случае и во сколько раз интенсивность рассеянного дисперсной системой света больше: при освещении синим светом (?ц = 410 нм) или красным светом (Х2 = 630 нм). Светорассеяние происходит в соответствии с уравнением Рэлея, и интенсивности падающих монохроматических пучков света равны.
4. С помощью нефелометра сравнивают светорассеяние стандартного и исследуемого гидрозолей мастики равных концентраций. Интенсивности рассеянных световых потоков одинаковы при высоте освещенной части исследуемого золя к\ — 5 мм и высоте стандартного золя Лг = 21 мм. Средний радиус частиц стандартного золя 120 нм. Рассчитайте радиус частиц исследуемого золя.
Л 5. При изучении ослабления синего света золями мастики получены следующие данные:
Концентрация золя, % (масс.) 0,60 0,20 0,08 0,04 Толщина слоя, мм . . .^К. . 2,5 2,5 20 20
Доля прошедшего света, % 3,1 29,4 2,6 15,9
Покажите применимость уравнения Бугера_—Лял^ерта — Бара для этой дисперсной системы. Рассчитайте, какая до!дя света будет рассеяна 0,25%-ным золем при толщине поглощающего слоя равной 10 мм.
6. Рассмотрите возможность применения уравнения Бугера — Ламберта — Бера для гидрозолей гидроксида железа, используя данные по ослаблению монохроматического света (Я = 500 нм) этими дисперсными системами:
Концентрация золя,
0,20 0,10 0,08 0,04 0,02
Толщина слоя, мм . . . 2,5 2,5 2,5 5,0 5,0
Доля прошедшего све-
1,7 11,8 18,6 18,2 43,0
Определите, какая доля света будет рассеяна 0,02%-ным золем, находящимся в кювете длиной 30 мм.
7. Два пучка монохроматического света равной начальной интенсивности с Ai = 440 нм (синий свет) и Х2 — 630 нм (красный свет) проходят через эмульсию бензола в воде. Рассчитайте отношение интен-сивностей прошедшего света, если толщина слоя эмульсии равна:
а) 1 см; б) 5 см; в) 10 см. Содержание дисперсной фазы 0,10% (об.), средний радиус частиц эмульсии 40 нм, показатель преломления бензола и воды соответственно п\ = 1,501 и п0 = 1,333. При расчете примите, что ослабление света происходит только в результате светорассеяния и показатели преломления не зависят от длины волны света.
г-&-Свет с длиной волны 540 нм и начальной интенсивностью /0 проходит через слой эмульсии тетралина в воде толщиной: а) 5 см;
б) Ю см; в) 15 см; г) 20 см. Рассчитайте долю прошедшего света /я//о и постройте график зависимости ее от радиуса частиц дисперсной фазы, изменяющегося в результате коалесценции от 10 до 50 нм. Содержание дисперсной фазы 0,05% (масс.),, показатель преломления тетралина и воды п\ — 1,540, п0 = 1,333.
128
'ч 9. Используя закономерности светорассеяния в соответствии с теорией Рэлея и ослабления светового потока в соответствии с законом Бугера — Ламберта — Бера, рассчитайте радиус частиц дивинилсти-рольного латекса (варианты I—IV) по результатам измерения оптической плотности О в кювете длиной 5,01 см при длине волны света Я:
I II III IV
"Концентрация латекса, г/л . . 0,2 0,5 0,4 0,8
Я, нм........... 400 440 490 540
О............ 0,347 0,402 0,552 0,203
Плотность и показатель преломления дисперсной фазы равны 0,945 г/см3 и 1,653, показатель преломления воды 1,333.
10.' Рассчитайте радтгус частиц полистирольного латекса (варианты I — IV) по зависимости оптической плотности ?) от длины волны света Я:
X, нм I Ш
II IV
400 0,562 0,900 0,795 —.
440 0,414 0,704 0,566 —.
490 0,289 0,518 0,382 0,336
540 0,207 0,387 0,267 0,266
582 0,159 0,306 0,202 0,221
630 0,120 0,237 0,150 0,180
При расчете используйте уравнение Геллера.
V. ОБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА ЛИОФИЛЬНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Дисперсные системы делят на лиофильные, обладающие термодинамической агрегативной устойчивостью, и лиофобные, которые термодинамически неустойчивы к агрегации, но могут быть устойчивы кинетически.
Термодинамическая устойчивость лиофильных дисперсных систем означает, что они равновесны (состояние отвечает минимуму энергии Гиббса), обратимы и образуются самопроизвольно как из макрофаз, так и из истинного раствора.
Процесс образования лиофильных дисперсных систем аналогичен процессу растворения и может быть представлен термодинамическим соотношением:
