- •Дмитрів а. М., Стецьків а. О., Леочко н. С. Колоїдна хімія Навчальний посібник
- •Івано-Франківськ – 2011
- •Передмова
- •Розділ 1 поверхневі явища
- •Теоретичні відомості
- •Сорбційні процеси і їх класифікація
- •Приклади розв’язування задач
- •Заняття №1
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Адсорбція спиртів на межі вода повітря Інформаційна частина
- •Поверхневий натяг води при різних температурах
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №2
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Адсорбція ацетатної кислоти на вугіллі Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 2 фізико-хімія дисперсних систем
- •Методи одержання колоїдно-дисперсних систем
- •Диспергаційні методи одержання дисперсних систем
- •Конденсаційні методи одержання колоїдних систем
- •Приклади розв’язування задач
- •Заняття №3
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Перелік питань, які виносяться на змістовий модуль 3
- •Лабораторна робота Одержання колоїдних розчинів Експериментальна частина.
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №4
- •Теоретична частина
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення розмірів частинок дисперсної фази методом турбідиметрії
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №5 Тема: Електричні властивості колоїдних розчинів. Будова колоїдної міцели. Електрокінетичні явища.
- •Теоретичні відомості
- •Завдання для самостійної позааудоторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Визначення електрокінетичного потенціалу ліофобного золю
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №6
- •Теоретична частина
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №7
- •Теоретична частина
- •Колоїдні поверхнево-активні речовини
- •Завдання для самостійноїпозааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Седиментаційний аналіз суспензії
- •Експериментальна частина Реактиви та обладнання: порошок Al2o3; дистильована вода; циліндр на 100 см3; торсійні терези; скляна паличка. Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 3 високомолекулярні сполуки
- •Приклади розв’язування задач
- •Заняття №8
- •Завдання для самостійноїпозааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №9
- •Завдання для самостійноїпозааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Обробка результатів
- •Питання для самоконтролю
- •Перелік питань, які виносяться на модуль 2 «колоїдна хімія»
- •Банк тестових завдань з колоїдної хімії
- •1. Поверхневі явища
- •2. Загальна характеристика дисперсних систем, методи Їх одержання та очистки
- •3. Молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем (броунівський рух, дифузія. Осмотичний тиск). Седиментація. Оптичні властивості дисперсних систем
- •4. Електрокінетичні властивості колоїдних систем. Будова міцели
- •5. Стійкість і коагуляція. Колоїдний захист
- •6. ГРубодисперсні системи: аерозолі, суспензії, емульсії, порошки, піни
- •7. Колоїдні пар. Ккм
- •8. Високомолекулярні речовини та їх розчини
- •Засоби контролю знань студентів
- •Значення найважливіших фундаментальних сталих
- •Перелік літератури Основна література
- •Додаткова література
- •76018, М. Івано-Франківськ, вул. Галицька, 2.
Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
Молекулярно-кінетичні властивості колоїдно-дисперсних систем: броунівський рух, дифузія. Осмотичний тиск колоїдних розчинів.
Розсіювання і поглинання світла. Явище світлорозсіювання в колоїдних розчинах. Опалесценція. Ефект Тіндаля.
Рівняння Релея. Залежність інтенсивності світлорозсіювання від розміру частинок дисперсної фази, показника заломлення, концентрації золю та довжини хвилі падаючого світла.
Застосування явища світлорозсіювання для дослідження колоїдних систем (визначення концентрації, дисперсності частинок, міцелярної маси поверхнево-активних речовин, коагуляції та ін.).
Оптичні прилади для дослідження дисперсних систем та їх будова.
Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
Чим зумовлене явище броунівського руху?
Запишіть рівняння Ейнштейна-Смолуховського. Яке практичне використання знаходить дане рівняння?
У чому суть ефекту Тіндаля?
Який фізичний зміст коефіцієнту дифузії? Яка його розмірність?
У яких випадках відбувається розсіювання, а в яких поглинання світла?
У чому полягає суть явища світлорозсіювання та опалесценції в дисперсних системах?
Які параметри впливають на інтенсивність світлорозсіювання, згідно з законом Релея?
Ііі. Розв’язати задачі
1. Знайти середнє зміщення частинок диму амоній хлориду з радіусом 10-6 м при 273 К за 5 с. В'язкість повітря вважати такою, що дорівнює 1,7∙10-5 Па∙с. Чи зміниться зміщення, якщо радіус частинок диму зменшиться до 10-7 м.
2. Обчислити коефіцієнт дифузії золю сульфіду миш'яку радіусом частинок 20∙10-9 м, якщо в'язкість середовища становить 10-3 Па∙с, а температура 288 К.
3. Визначити швидкість осідання частинок аерозолю NH4Cl, радіус яких становить 5∙10-7м, якщо в’язкість повітря 1,76∙10-5Па∙с густина NH4Cl дорівнює 1,5∙103кг/м3. Густиною повітря знехтувати.
4. Використовуючи рівняння Релея, порівняти інтенсивності світлорозсіювання двох емульсій з однаковими радіусами частинок і концентраціями: бензолу воді (показник заломлення дорівнює 1,50) ін-пентан у воді (показник заломлення 1,36). Показник заломлення води становить 1,33.
Самостійна робота на занятті
1. Виконання тестових завдань (перевірка домашньої самопідготовки).
2. Виконання лабораторної роботи.
3. Обговорення висновків та оформлення протоколу (залік лабораторної роботи).
Лабораторна робота Визначення розмірів частинок дисперсної фази методом турбідиметрії
Інформаційна частина
При проходженні світлового потоку через дисперсні системи частина світла розсіюється, а частина його може поглинатися. При цьому інтенсивність падаючого світла можна представити у вигляді трьох складових:
Іо = І + Ір + Іп , (2.1)
де Іо– інтенсивність падаючого світла;І– інтенсивність пропущеного світла;Ір -інтенсивність розсіяного світла;Іп – інтенсивність поглинутого світла.
У випадку незабарвлених дисперсних систем, які в заданому діапазоні довжин хвиль не поглинають світла (Іп=0), інтенсивність падаючого світла можна представити у вигляді двох складових –ІтаІр, які характеризують каламутність колоїдного розчину. Якщо дисперсну систему досліджують заінтенсивністю розсіяного світла, такий метод називаютьнефелометричним. Метод дослідження дисперсної системиза інтенсивністю пропущеного світланазиваютьтурбідиметричним.
У відповідності із законом Релея,інтенсивність розсіяного світла визначається наступною формулою:
(2.2)
де – концентрація дисперсної фази, виражена кількістю частинок в одиниці об’єму; V – об’єм частинки;– довжина хвилі падаючого світла; К – постійна. ДобутокV в рівнянні (2.2) є загальним об’ємом дисперсної фази в одиниці об’єму розчину. Масова концентрація дисперсної фази дорівнює відповідно: с = dV, де d – густина дисперсної фази. Звідси:V = с/d. Підставивши це значення в рівняння (2.2), одержимо:
(2.3)
Прийнявши наближення, що частинки дисперсної фази мають сферичну форму (V = 4/3r3), можна записати:
(2.4)
де r– радіус частинки.
З рівняння (2.4) можна одержати наступну формулу для розрахунку радіусу частинки (2.5):
(2.5)
Величина К, яка входить в рівняння (2.2–2.5) залежить від показників заломлення світла дисперсною фазою (n1), дисперсійним середовищем (n2) та кута () під яким, по відношенню до падаючого променя, вимірюється інтенсивність розсіяного світла:
(2.6)
Якщо вимірюється максимальне світлорозсіювання (під прямим кутом до падаючого променя), то формула (2.6) спрощується за рахунок перетворення в одиницю величини sin, так як sin 90= 1.
Співвідношення Ір/Io, яке входить у формулу для розрахунку радіусу частинок дисперсної фази, називають каламутністю (Т): Т =Ір/Io. Враховуючи, щоІр = Іо – І(для систем, що не поглинають світла в заданому діапазоні довжин хвиль), наведену каламутність розчину можна представити наступним чином:
Т = (1 – П)/a= (1 – 10-D)/a, (2.7)
де П = І/Io– пропускання, в частках; D = lgIo/I– оптична густина;а – довжина шляху світлового променя в колоїдному розчині (товщина кювети).