Требования к выполнению контрольных заданий

 

Контрольные задания для каждого студента заочной формы обучения состоят из 6 теоретических вопросов и 6 задач.

Задания выполняются в виде домашней письменной контрольной работы в соответствии с индивидуальными вариантами. (Варианты перечислены в конце руководства). Выбор варианта осуществляется по двум последним цифрам шифра студенческого билета или зачётной книжки. Например, если последние две цифры шифра 8 и 1, то следует выполнять 81-ый вариант заданий, если 0 и 1, то – вариант 1, если 0 и 0, то вариант 00 (в списке вариантов следует после № 99).

Контрольные задания выполняются в отдельной тетради, ясным и разборчивым подчерком. Общим требованием к форме выполнения является: 1) указание шифра студенческого билета, наряду с фамилией, именем, отчеством и другими данными, позволяющими определить личную принадлежность работы, 2) указание номера выбранного варианта 3) указание номеров заданий (теоретических вопросов и задач) в соответствии с нумерацией в настоящем руководстве, и 3) письменное повторение формулировки задания. (То есть, формулировка, данная в руководстве, должна быть выписана вместе с номером задания перед ответом или решением). Ответы на вопросы и решения задач даются в той последовательности номеров заданий, какая указана в перечне вариантов. В конце контрольной работы необходимо указать список литературы, использованной при самостоятельном изучении предмета, с точным библиографическим описанием её. (В качестве примера, смотри библиографическое описание Рекомендуемой литературы). Контрольная работа подписывается студентом с указанием даты её окончания.

Ответ на теоретический вопрос должен быть подробным, однако его объём, как правило, не должен превышать две страницы ученической тетради. Более развёрнутые ответы должны быть завершены краткими выводами, суммирующими основные положения ответа. Решение задачи должно содержать как математические формулы в общем виде, так и промежуточные результаты вычислений (выкладки), так чтобы ход решения задачи был очевиден.

В конце решения задачи должен быть дан краткий ответ с числовыми результатами, выраженными, как правило, в единицах измерений СИ. Количество цифр в числовых (окончательных) результатах должно быть таким, какое подразумевается условием задачи.

 

Теоретические вопросы

 

1. Предмет коллоидной химии. Какие вопросы она изу­чает?

2. Оценить место коллоидной химии в пищевой технологии.

3. Роль дисперсных систем и поверхностных явлений в природе и технике и связь коллоидной химии с защитой окружающей среды.

4. Классификация и названия дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

5. Классификация дисперсных систем по размеру частиц, виду дисперсной фазы и дисперсионной среды.

6. Удельная площадь поверхности. Выражение удельной поверхности частиц правильной формы (шарообразных или цилиндрических) через их геометрические параметры.

7. Коллоидные системы как разновидность дисперсных систем. Их отличие от молекулярно-дисперсных систем и от грубодисперсных.

8. Монодисперсные и полидисперсные системы. Характеристика полидисперсных систем с помощью средних параметров размера.

9. Как охарактеризовать размеры частиц неправильной или неопределённой формы?

10. Какие величины размеров частиц и удельной площади поверхности характерны для коллоидных систем?

11. Лиофобные и лиофильные системы. Их примеры.

12. Происхождение избытка поверхностной энергии в гетерогенных системах. Связь удельной поверхностной энергии с поверхностным натяжением.

13. Поверхностное натяжением Его выражение через термодинамические функции состояния в однокомпонентной системе.

14. Экспериментальные методы измерения поверхностного натяжения жидкостей.

15. Сформулируйте принцип снижения поверхностной энергии за счет уменьшения площади поверхности раздела фаз. Сформулируйте тот же принцип для уменьшения поверхностного натяжения.

16. Происхождение капиллярного давления. Его связь с законом Лапласа. Опишите опыты, демонстрирующие существование капиллярного давления. Приведите примеры его применения.

17. Адгезия, аутогезия и когезия. Как объяснить явления смачивания и несмачивания с помощью понятий адгезии и когезии?

18. Равновесная работы адгезии и её связь с избыточной поверхностной энергией.

19. Краевой угол смачивания и его экспериментальное определение.

20. Адгезия жидкости и смачивание. Гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) поверхности.

21. Связь краевого угла смачивания с поверхностным натяжением на границах раздела фаз жидкость/твердая поверхность, жидкость/воздух и воздух/твердая поверхность. Как объясняется эта связь с помощью механического или термо­дина­мического равновесий.

22. Зависимость давления пара от кривизны поверхности жидкости..

23. Объяснение капиллярной конденсации с помощью уравнения Кельвина.

24. Адсорбция и её движущие силы. Объяснение с точки зрения межмолекулярных сил.

25. Изменение поверхностного натяжения при адсорбции.

26. Изотерма адсорбции Гиббса и её анализ. Примеры разного влияния концентрации растворов на изотерму адсорбции Гиббса.

27. Теплота адсорбции. Дифференциальная и интегральная теплоты адсорбции и их зависимость от количества адсорбированного газа.

28. Мономолекулярная и полимолекулярная адсорбции. Графическое изображение различных изотерм адсорбции.

29. Физическая адсорбция и хемосорбция. Примеры этих видов адсорбции.

30. Классификация пористых адсорбентов. Отличие адсорбции в микропорах от адсорбции на плоской поверхности.

31. Какие вещества называются поверхностно-активными? Как связана поверхностная активность с химическим строением молекул? Приведите примеры.

32. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации поверхностно-активного вещества. Анализ уравнения Шишковского.

33. Правило Траубе. Его интерпретация и иллюстрирующие примеры.

34. Влияние длины углеводородной цепи на адсорбцию ПАВ. Особенности этого влияния при адсорбции на границе жидкость/газ и жидкость/жидкость.

35. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра и теория Поляни.

36. Как перейти от уравнения Шишковского к уравнению Лэнгмюра с помощью уравнения Гиббса? Какие параметры этих уравнений связаны между собой?

37. Основные положения теории Лэнгмюра. Экспериментальное определение коэффициентов уравнения Лэнгмюра.

38. Связь предельной адсорбции с площадью поверхности адсорбента.

39. Особенности строения молекул ПАВ. Их ориентация в адсорбционном слое на границах раздела фаз.

40. Уравнения Генри, Лэнгмюра и Фрёйндлиха для адсорбции газов на твёрдых поверхностях.

41. Влияние природы растворителя и природы поверхности адсорбента на адсорбцию из раствора.

42. Почему гидрофобные вещества (уголь, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества (ПАВ) из водных растворов, а гидрофильные вещества (силикагель) – из углеводородных растворов?

43. Иониты. Их практическое применение. Примеры ионитов.

44. Структура матрицы катионитов и анионитов.

45. Гидрофильные и гидрофобные поверхности. Гидрофилизация поверхностей.

46. Молекулярно-кинетические явления и их проявление в коллоидных системах.

47. Броуновское движение и его количественные характеристики.

48. Опишите явление диффузии и приведите её примеры.

49. Что является движущей силой диффузии? Изложите и прокомментируйте 1-ый закон Фика.

50. Что понимается под устойчивостью дисперсных систем и чем отличается седиментационная (кинетическая) устойчивость от агрегативной устойчивости? Приведите примеры устойчивости и неустойчивости применительно к различным областям пищевой технологии.

51. Скорость седиментации в поле тяжести и в центрифуге. Зависимость от свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды.

52. Определение размеров частиц суспензий по скорости их седиментации в поле тяжести. Границы применимости этого метода.

53. Равновесие седиментации в поле гравитационных сил и в поле центробежных сил.

54. Опишите явление осмоса. Что служит движущей силой осмоса и от чего зависит осмотическое давление?

55. Какие явления наблюдаются при прохождении света через дисперсную систему? Что называется опалесценцией?

56. Напишите уравнение Рэлея и проанализируйте его. Как с его помощью объяснить голубую окраску неба?

57. Для каких величин размеров частиц и для каких концентраций золей справедливо уравнение Рэлея?

58. Причины возникновения электрического заряда на поверхности раздела фаз твердое тело/раствор.

59. Строение двойного электрического слоя и распределение электрического потенциала в теориях Гельмгольца и Гуи-Чапмена.

60. Противоионы и потенциалопределяющие ионы. Влияние их концентрации на распределение электрического потенциала в ДЭС.

61. Строение двойного электрического слоя в теориях Гуи-Чапмена и Штерна. Влияние ионной силы и специфической адсорбции на ДЭС.

62. Опишите явление электрофореза. Приведите количественные характеристики этого явления. В каких случаях электрофорез отсутствует?

63. Дзета-потенциал в теории ДЭС и его зависимость от концентрации противоионов.

64. Электрофоретическая подвижность и её связь с дзета-потенциалом.

65. Электроосмос.

66. Опишите явления потенциала седиментации и потенциала течения.

67. Что означает термин "агрегативная устойчивость"? Как связана агрегативная устойчивость с дзета-потенциалом?

68. Что называется коагуляцией и флокуляцией? Что может вызывать эти процессы? Какие способы защиты от коагуляции известны?

69. Основные положения теории ДЛФО. Зависимость энергии взаимодействия заряженных поверхностей от расстояния между ними.

70. Влияние потенциалопределяющих ионов и противоионов на энергию взаимодействия заряженных поверхностей.

71. Порог коагуляции. Его зависимость от заряда противоионов в теории ДЛФО.

72. Структурно-механический (стерический) фактор устойчивости лиофобных систем. Примеры механической защиты дисперсных систем в пищевых продуктах.

73. Расклинивающие давление.

74. В чем заключается принцип коллоидной защиты? Приведите примеры коллоидной защиты.

75. Кинетическая теория коагуляции Смолуховского.

76. Время половинной коагуляции и константа скорости в теории Смолуховского.

77. Быстрая и медленная коагуляция. Их объяснение в теории ДЛФО.

78. Диспергационные методы получения дисперсных систем. Работа диспергирования и степень диспергирования.

79. Адсорбционное понижение прочности. Применение ПАВ для снижения прочности (эффект Ребиндера).

80. Конденсационные методы получения дисперсных систем. Роль степени пересыщения.

81. Получение монодисперсных и полидисперсных систем конденсационными методами. Роль степени пересыщения и скорости конденсации.

82. Какие методы очистки и концентрирования золей известны?

83. Что такое диализ и что такое электродиализ? Опишите принципиальные схемы этих процессов. Приведите примеры применения.

84. Ультрафильтрация. Конструкция и действие ультрафильтров.

85. Способы очистка воды и воздуха от дисперс­ных частиц. Значение этих способов для охраны окружающей среды.

86. Опишите явление гелеобразования. Синерезис и его движущие силы.

87. В чем отличие суспензии от пасты? Приведите примеры пищевых паст.

88. Пены. Их структура и строение элементарной ячейки.

89. Механизм разрушения пен. Как ускорить разрушение пены?

90. Чем вызвано избыточное давление внутри пузырьков пен? Какие фак­торы определяют устойчивость пен?

91. Что называется кратностью пены? От чего зависит кратность пен.

92. Стабилизаторы пен. Механизм их действия.

93. Способы получения пен и применение их в пищевой промышленности.

94. Флотация. Принципы, особенности и применение флотации.

95. Охарактеризуйте аэрозоли как дисперсные системы типа т/г и ж/г. Что такое дым, пыль, туман, смог, аэрозольная пена?

96. Как образуются аэрозоли? Приведите примеры образования аэрозолей на предприятиях пищевой промышленности. Что называется предельно-допустимой концентрацией аэрозоля.

97. Устойчивость аэрозолей.

98. Перемещение аэрозолей в воздушном потоке и осаждение аэрозолей на препятствиях. Пневмотранспортом.

99. Укажите причины электризации и взрывоопасности аэрозолей на примере мучной и сахарной пыли.

100. Очистка аэрозолей в циклонах и тканевых фильтрах.

101. Как перевести порошок в аэрозольное состояние? Что такое псевдоожижение и где оно осуществляется?

102. Как классифицируются эмульсии в зависимости от концентрации дисперсной фазы. Как определяется концентрация дисперсной фазы эмульсии?

103. Что такое прямые и обратные эмульсии? Как осуществляется обраще­ние фаз эмульсии? Как определить тип эмульсии экспериментально?

104. Связь устойчивости эмульсий с величиной межфазного натяжения.

105. Использование эмульсий в пищевой и парфюмерной промышленности.

106. ГЛБ и его применение при выборе ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий.

107. Какие факторы агрегативной устойчивости характерны для эмульсии? Что называется коалесценцией и гомогенизацией?

108. В чем заключается принцип подбора и механизм действия порошков для стабилизации эмульсий?

109. Классификация дифильных (амфифильных) ПАВ. Примеры синтетических и природных ПАВ.

110. Какие вещества и при каких условиях способны образовывать мицеллы в водном растворе?

111. Гидрофобные взаимодействия и мицеллообразование.

112. Критическая концентрация мицеллообразования и факторы, влияющие на неё. Методы экспериментального определения ККМ.

113. Опишите образование мицелл как разделение фаз в пересыщенном растворе. Как объясняется существование ККМ в этой теории.

114. Опишите образование мицелл как равновесие ассоциации молекул в истинном растворе. Как объясняется существование ККМ в этой теории.

115. Механизм солюбилизации.

116. Моющие средства и моющее действие. Объяснение моющего действия мыла.

117. Роль коллоидных ПАВ в пищевой технологии.

118. Строение мицелл. Влияние мицеллообразования на пенообразующие и суспендирующие свойства коллоидных растворов ПАВ.

119. Изобразите схемы строения различных мицелл. От чего зависит их размер и форма.

120. Микроэмульсии. Роль энтропийного фактора в их образовании.

121. Высокомолекулярные соединения (ВМС) и их классификация. Примеры разных ВМС.

122. Химическая природа и строение макромолекул.

123. Конформации полимеров. Гибкость и жесткость полимерных цепей. Нативные конформации белков, денатурация.

124. Особенности растворов ВМС как лиофильных сис­тем. По каким признакам растворы ВМС относятся к коллоидным системам?

125. Броуновское движение и диффузия полимеров в растворе.

126. Способы выражения молярной массы полидисперсных полимеров. Экспериментальные методы определения средних молярных масс.

127. Определение молярной массы ВМС методом измерения осмотического давления.

128. Применение рассеяния света для определения молярной массы полимеров в растворе.

129. Зависимость вязкости суспензии сферических частиц от концентрации.

130. Зависимость вязкости растворов полимеров от концентрации и конформации макромолекул.

131. Относительная, удельная, приведенная и характеристическая вязкость. Определение молярной массы полимера в растворе методом вискозиметрии.

132. Набухание полимеров в растворителях. Ограниченное и неограниченное набухание.

133. Кинетика набухания полимеров.

134. Термодинамика набухания полимеров.

135. Что называется контракцией и синерезисом? Приведите примеры использования синерезиса в пищевой технологии.

136. Охарактеризуйте свойства белков как полиэлектролитов.

137. Почему и как может изменяться конформация белка и вязкость растворов белка при изменении рН среды?

138. Зависимость строения двойного электрического слоя полиэлектролитов от рН раствора. Электрофорез белков.

139. Изоэлектрическая и изоионная точки белка в растворе.

140. Высаливание полиэлектролитов. Зависимость от рН.

141. Мембранное равновесие Доннана.

 

 

Задачи

 

Тема: Общие вопросы

 

1. Угол смачивания виноградным соком нержавеющей стали составляет 50°, а полиэтилена 100°. Во сколько раз равновесная работа адгезии сока к стали больше, чем к полиэти­лену?

2. Красные кровяные шарики человека имеют форму диска диаметром 7.5 мкм и толщиной 1.6 мкм. Вычислить удельную площадь поверхности и радиус эквивалентной сферы, имеющей: 1) тот же объём, 2) ту же площадь поверхности. Принять плотность вещества кровяных шариков 1.00 г/см³.

3. Бочка наполнена оливковым маслом (вязкость 84.0 мПа×с, плотность 0.918 г/см³) на высоту 1 м. Под собственной тяжестью масло вытекает через трубку в дне бочки. Внутренний диаметр трубки 10 мм, длина 20 см. Какое время требуется чтобы набрать литр масла через трубку?

4. Кристаллы сахара и сахарной пудры имеют кубическую форму с длиной ребра (м): 2×10^–3; 1×10^–4; 6×10^–5; 3×10^–6; 5×10^–7; 4×10^–8; 7×10^–9. Вычислить их удельную поверхность (м²/г) и количество частиц в 1 кг. Плотность сахара равна 1.60 г/cм³.

5. Вычислить удельную поверхность катализатора, если для образования мономолекулярного слоя на нем должно адсорбироваться 100 см³/г азота (объем при­веден к нормальным условиям). Площадь молекулы азота в слое равна 1.62×10^–19 м².

6. Суспензия каолина (плотность 2.50 г/см³) состоит из приблизительно одинаковых частиц, имеющих форму правильной шестиугольной призмы с высотой 0.066 мкм и стороной основания 0.71 мкм (шестигранные таблички). Вычислить удельную площадь поверхности, а так же радиус эквивалентной сферы, имеющей 1) тот же объём, 2) ту же площадь поверхности.

7. Число капель воды, вытекающей из сталагмометра, равно 54.8; 54.6; 54.7. Среднее число капель исследуемого раствора равно 88.2. Поверхност­ное натяжение воды при температуре опыта составляет 72.4 мДж/м². От­носительная плотность раствора r/r₀ = 1.1306, где r₀ – плотность воды. Вычислить поверхностное натяжение раствора.

8. Во сколько раз поверхностное натяжение глицерина выше поверхност­ного натяжения оливкового масла, если в капилляре с внутренним радиусом 0.400 мм столбик первого поднялся на высоту h ₁ = 26.8 мм, а второго – на h ₂ = 18.8 мм? Плотность глицерина равна 1.26 г/см³, оливкового масла – 0.94 г/см³. (Для угла смачивания обоими жидкостями принять cosq = 1, плотностью воздуха пренебречь)

9. Вертикально установленная трубка с внутренним диаметром 300 мкм одним концом погружена в жидкость на глубину 3.00 см, а вторым соединена с воздухом в сосуде, который позволяет создавать избыточное давление по сравнению с давлением над поверхностью жидкости вокруг трубки. Определить при каком избыточном давлении в сосуде будет происходить отрыв пузырька воздуха от нижнего, погруженного в жидкость, конца капилляра. Поверхностное натяжение и плотность жидкости равны 72.0 мН/м и 997 кг/м³ соответственно. Плотностью воздуха пренебречь.

10. Из раствора додецилсульфата натрия с поверхностным натяжением 38 мН/м "выдут" мыльный пузырек воздуха радиусом 1 см. Чему равно избыточное давление воздуха внутри пузырька? (ответ дайте в единицах физической атмосферы)

11. Оценить вязкость крови исходя из факта, что она проходит через аорту здорового взрослого человека (находящегося в покое) с объёмной скоростью приблизительно 84 см³/с при перепаде давления на единицу длины (D р /l) около 0.98 мм рт.ст./м. Радиус аорты принять 9.0 мм.

12. Предположим, 1 см³ воды распылён до капель с радиусом 0.1 мкм. Поверхностное натяжение воды 72.75 мН/м. Вычислить прирост энергии Гиббса в этом процессе.

13. Сколько-нибудь устойчивую эмульсию толуола в воде приготовить простым диспергированием жидкостей невозможно. Однако, если диспергировать в воде раствор спирта в толуоле, то спирт переходит из толуола в воду, оставляя за собой устойчивые капли толуола.

Если 10 г раствора, содержащего 15 вес % спирта и 85 вес % толуола, смешать с 10 г воды, эмульсия образуется самопроизвольно. Диаметр капель толуола 1.0 мкм, его плотность 0.87 г/см³, а межфазное натяжение толуол/дисперсионная среда 36 мН/м. Вычислить прирост энергии Гиббса, связанный с образованием капель, и общую энергию Гиббса этого процесса с учётом энергии перехода этилового спирта из толуола в воду (-315 Дж).

14. В тензометре ДюНуи (разновидность прибора для измерения поверхностного натяжение) измеряется сила, требуемая для отрыва кольца из легкой проволоки от поверхности жидкости. Если диаметр кольца 1.00 см и измеренная сила 6.77 мН, чему равно поверхностное натяжение жидкости? (Обратите внимание, что в этом методе жидкость смачивает две поверхности кольца – внутреннюю и внешнюю)

15. При 25 °С плотность ртути равна 13.53 г/см³, поверхностное натяжение 484 мН/м. Чему равна высота подъёма ртути в узкой стеклянной трубке относительно плоской поверхности ртути, если внутренний диаметр трубки равен 1.00 мм, а угол смачивания стенок трубки равен 180°. Плотностью воздуха пренебречь.

16. В стеклянной трубке, погруженной одним концом в воду, вода поднимается на 2.0 см при 20 °С относительно плоской поверхности (за пределами трубки). Вычислить внутренний диаметр трубки. Плотность воды равна 0.9982 г/см³, поверхностное натяжение 72.75 мН/м, угол смачивания стекла 0°. Плотностью воздуха пренебречь.

17. Если бы 30-метровое дерево снабжалось соком от корней посредством капиллярного поднятия жидкости, какой требовался бы радиус капилляров в стволе? Принять плотность сока 1.0 г/см³, угол смачивания стенок 0° и поверхностное натяжение 73 мН/м. Плотностью воздуха пренебречь. (Примечание: в действительности сок поднимается главным образом благодаря осмосу)

18. Предположим, полидисперсный образец полимера содержит 5 молей с молярной массой 1 кг/моль, 5 молей с молярной массой 2 кг/моль, 5 молей с молярной массой 3 кг/моль и 5 молей с молярной массой 4 кг/моль. Вычислить среднечисловую, средневесовую и z-среднюю молярные массы.

19. Капиллярная трубка с радиусом 0.0500 см соприкасается с поверхностью жидкости с поверхностным натяжением 72.0 мН/м. Какое минимальное избыточное давление требуется чтобы выдуть из капилляра пузырёк воздуха с радиусом, равным радиусу капилляра? Принять глубину погружения капилляра в жидкость пренебрежимо малой.

20. Чтобы на конце капиллярной трубки диаметром 0.300 мм, погруженной в ацетон, образовался полусферический пузырёк воздуха, необходимо избыточное давление в трубке 364 Па. Вычислить поверхностное натяжение ацетона в пренебрежении глубиной погружения трубки.

21. Вычислить растворимость кристалликов BaSO₄, имеющих размеры 1 мкм, 0.1 мкм и 0.01 мкм при 20 °С. Принять, что кристаллики имеют шарообразную форму с диаметрами, равными указанным размерам. Плотность BaSO₄ 4.50 г/см³, межфазное натяжение BaSO₄/Н₂О 500 мДж/м², растворимость грубодисперсного BaSO₄ 1.22×10^–5 моль/л.

22. Вычислить среднечисловой, среднеповерхностный и среднеобъёмный диаметры для следующего распределения сферических частиц дисперсии по диаметрам

Ni
di, мкм	0.426	0.376	0.326	0.276	0.226

 

23. При 20.0 °С плотность четырёххлористого углерода равна 1.59 г/см³, поверхностное натяжение 26.95 мН/м, давление насыщенных паров (над плоской поверхностью) 11.50 кПа. Вычислить давление насыщенных паров над каплями с радиусами 0.1, 0.01, и 0.001 мкм.

24. Для препарата тонкодисперсного хлорида натрия определена удельная площадь поверхности 42.5 м²/г и измерена растворимость в этиловом спирте при 25 °С. Оказалось, что раствор пересыщен на 6.71 % по сравнению с растворимостью грубодисперсного NaCl. Вычислить межфазное натяжение NaCl/ C₂H₅OH, приняв, что препарат представляет собой монодисперсную систему сферических частиц.

25. Горизонтальная стеклянная трубка длиной 10 см соединена одним концом с содержимым широкой ёмкости через её стенку. Ёмкость наполнена водой (плотность 1.00 г/см³, вязкость 1.00 мПа×с) на высоту 25 см выше трубки. Чтобы набрать 200 см³ воды через трубку требуется 60 с. Чему равен диаметр трубки? Принять, что уровень воды в ёмкости при вытекании этого объёма практически не меняется.

26. В следующей ниже таблице приведены результаты определения концентрации насыщения (растворимости) молекулярно-дисперсной кремниевой кислоты (в расчёте на формулу SiO₂) в монодисперсных золях кремнезёма в зависимости от их удельной поверхности. Вычислить по этим данным межфазное натяжение кремнезём/вода. Принять плотность кремнезёма 2.2 г/см³. Температура 25 °С, частицы золя сферические.

 

S, м2/г
c ×102, вес.%	1.31	1.36	1.47	1.63	1.68

 

27. Сульфат стронция SrSO₄ (плотность 3.96 г/см³) приготавливали в таких условиях, которые позволяли получать препараты с разными размерами частиц. Средний размер частиц в нескольких препаратах (d, в таблице ниже) измеряли с помощью электронной микроскопии и затем определяли их растворимость в воде при 25 °С. В таблице ниже приведены степени пересыщения C / C _S, в долях единицы, по отношению к растворимости C _S грубодисперсного сульфата стронция.

 

d, Å
C / C S	1.55	1.41	1.32	1.33	1.18	1.11	1.08

 

Найдите по этим данным межфазное натяжение на границе фаз SrSO₄/H₂O в предположении сферической формы частиц.

28. Вычислить средневесовую и среднечисловую массу (по аналогии со средневесовой и среднечисловой молярными массами) для следующего распределения числа частиц золя по массе

 

Ni
mi ×1012, г

 

29. Нефть течёт из танкера через трубу длиной 15 м с внутренним диаметром 1.3 см. Перепад давления между концами трубы равен 4 атм. Чему равна объёмная скорость течения, если вязкость нефти равна 0.40 Па×с.

30. Вычислить среднечисловую и средневесовую молярную массу для следующего распределения полимера по молярным массам:

 

ni , моль	3.0	8.0	11.0	17.0	9.0	1.0
Мi, кг/моль	10.0	12.0	14.0	16.0	18.0	20.0

 

31. Плотности ацетона и воды при 20 °С равны 0.792 и 0.9982 г/см³ соответственно. Вязкость воды 1.002 мПа×с. Если между двумя метками одного и того же капиллярного вискозиметра вода протекает за 120.5 с, а ацетон за 49.5 с, то чему равна вязкость ацетона?

32. Вычислить среднечисловую, средневесовую и z-среднюю молярную массу для следующего распределения полимера по молярным массам

 

mi , г	1.15	0.73	0.415	0.35	0.51	0.34	1.78
Мi, кг/моль	12.5	20.5	24.0	32.0	39.0	45.0	63.5

 

33. В U-образной трубке, одно колено которой имеет внутренний радиус 1.00 мм, а другое 1.00 см, находится жидкость с плотностью 0.95 г/см³, ограниченно смачивающая стенки сосуда (cosq > 0). В более узком колене уровень мениска жидкости на 1.90 см выше, чем в более широком. Вычислить поверхностное натяжение жидкости, приняв радиус кривизны мениска равным радиусу трубки в каждом колене.

 

Тема 2: Адсорбция

 

101. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-бутилового спирта в воде при 12.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу, концентрация С в ммоль/л, поверхностное натяжение s в мН/м) найдите предельную адсорбцию спирта G _¥ графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.

 

С		3.2	4.8	6.4	8.5	13.0	16.9	26.0	33.8	51.0	67.5
s	74.2	73.0	73.1	72.0	71.3	71.3	70.1	68.0	65.8	63.1	60.7	56.9	53.8	48.9

 

102. При 25 °С поверхностное натяжение водных растворов пропионовой кислоты зависит от её моляльности следующим образом:

 

с, моль/кг Н2О	0.263	0.837	1.466	3.741
s, мН/м	60.0	49.0	44.0	36.0

 

Постройте график зависимости s от ln c и определить из него избыточную поверхностную концентрацию G. Найдите площадь, приходящуюся на одну молекулу кислоты.

103. Зная коэффициенты уравнения Шишковского (А = 4.65×10^–2 моль/л, B = 0.167), постройте график изотермы поверхностного натяжения водных растворов масляной кислоты при 273 К в диапазоне концентраций от 0 до 0.1 моль/л. Поверхностное натяжение воды при 273 К равно 75.5×10^–3 Н/м.

104. Пользуясь графическим методом, определить поверхностную активность (-ds/d C) при C ® 0 масляной кислоты на границе ее водного раствора с воздухом при 293 К по следующим экспериментальным данным:

 

С, моль/л		0.021	0.050	0.104	0.246
s ×103, Н/м	72.5	68.1	63.7	58.2	49.8

 

105. Вычислить адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела вод­ный раствор–воздух при 283 К и концентрации 0.104 моль/л, используя следующие экспериментальные данные:

С, моль/л		0.021	0.050	0.104	0.246	0.489
s×103, Н/м	74.0	69.5	64.3	59.9	51.1	44.0

 

106. Смесь из 250 мл водного раствора метилового оранжевого с концентрацией 0.070 вес. % и 0.209 мл минерального масла встряхивали до образования эмульсии со сред­ним диаметром капель масла 4.35×10^–7 м. В результате адсорбции на поверхности ка­пель концентрация метилового оранжевого в растворе уменьшилась до 0.038 вес. %. Вычислить адсорбцию G красителя. Плотность раствора 0.9982 г/см³, формула метилоранжа: HO₃S–С₆Н₄–N=N–C₆H₄–N(СН₃)₂.

107. Раствор пальмитиновой кислоты C₁₆H₃₂O₂ в бензоле содержит 4.24 г/л кислоты. После нанесения раствора на поверхность воды бензол испаряется и остающаяся пальмитиновая кислота образует мономолекулярную пленку. Какой объем раст­вора кислоты требуется, чтобы покрыть мономолекулярным слоем поверхность площадью 500 см². Площадь молекулы пальмитиновой кислоты в монослое равна 0.205 нм².

108. Вычислить площадь поверхности, приходящуюся на 1 молекулу стеариновой кислоты, и толщину мономолекулярной пленки, покрывающей поверхность воды, если известно, что 1 мг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды, равную 0.419 м². Молярная масса кислоты равна 284.48, плотность 0.847 г/см³.

109. Коэффициенты уравнения Шишковского для водного раствора валериановой кислоты при 273 К составляют: А = 9.62×10^–2 моль/л, B = 0.195. При какой концентра­ции поверхностное натяжение раствора составляет 52.1 мН/м, если поверхностное натяжение воды при данной температуре равно 75.5 мН/м?

110. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-амилового спирта в воде при 39.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта G _¥ графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.

 

С, ммоль/л		1.25	2.50	3.70	4.90	7.40	9.8	14.7	19.6	29.4
s, мН/м	72.1	69.5	66.6	63.4	61.2	57.1	52.9	47.8	44.5	39.6

 

111. Стеариновая кислота, С₁₇Н₃₅СООН (не растворима в воде), имеет плотность 0.85 г/см³. Известно, что её молекула имеет площадь поперечного сечения 0.205 нм² в насыщенном мономолекулярном слое. Вычислить длину молекулы.

112. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-гексилового спирта в воде при 12.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта G _¥ графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое.

 

С, ммоль/л		0.62	0.81	1.25	1.72	2.50	3.43	4.90	6.86	9.80
s, мН/м	74.2	71.9	71.7	70.3	68.5	66.3	64.8	60.8	57.9	54.8

 

113. Из 5.19 ×10^–5 г пальмитиновой кислоты (С₁₅Н₃₁СООН, не растворима в воде) приготовили разбавленный раствор в бензоле и нанесли на поверхность воды. После испарения бензола оставшуюся плёнку оказалось возможным сжать до площади 265 см². Вычислить площадь, занимаемую одной молекулой в такой плёнке.

114. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-октилового спирта в воде при 39.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта G _¥ графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.

 

С, ммоль/л		0.14	0.29	0.38	0.58	0.77	1.16	1.54	2.31
s, мН/м	70.1	68.9	65.9	62.8	61.0	55.8	51.1	45.9	40.5

 

115. При встряхивании смеси 0.175 см³ минерального масла с 250 см³ водного раствора конго с концентрацией 0.100 вес. % получена эмульсия с радиусом капель масла 4.35×10^–7 м. Содержание конго в растворе уменьшилось на 0.045 г. Моляр­ная масса конго равна 690 г/моль. Вычислить адсорбцию G.

116. Следующая ниже таблица показывает зависимость поверхностного натяжения растворов н-гексилового спирта в воде от концентрации при 39.0 °С.

 

С, ммоль/л		1.85	2.50	3.70	4.90	7.40	9.80	14.7	19.6	29.4
s, мН/м	70.1	66.8	65.1	62.5	60.4	56.8	53.3	49.3	45.4	38.7

 

Найдите предельную адсорбцию спирта G _¥ графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.

117. Гексадеканол, С₁₆Н₃₃ОН (не растворим в воде), иногда используется для покрытия поверхности резервуаров чтобы предотвратить испарение воды. Если площадь молекулы гексадеканола в насыщенном монослое составляет 0.20 нм², то сколько грамм этого вещества потребуется чтобы покрыть мономолекулярной плёнкой озеро площадью 10 акров (40000 м²)?

118. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-гептилового спирта в воде при 39.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта G _¥ графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.

 

С, ммоль/л		0.22	0.44	0.87	1.29	1.73	2.58	3.45	5.16	6.90
s, мН/м	70.1	69.5	68.1	65.3	62.0	60.0	55.9	52.1	46.4	41.5

 

119. При 273 К и соответствующем давлении 1 г активированного угля адсорбирует следующее количество азота:

 

р, кПа	0.524	7.495
m ×103, г	1.234	12.89

 

Определить константы уравнения Лэнгмюра, а также степень запол­нения поверхности угля при р = 3.0 кПа.

120. Определить константы уравнения Фрейндлиха при адсорбции СО коксовым углем по следующей зависимости адсорбции от парциального давления СО:

 

р, кПа	1.34	2.50	4.25	5.71	7.18	8.90
n ×106, моль/г	0.38	0.58	1.016	1.17	1.33	1.46

 

121. Определить графическим методом константы уравнения Фрёйндлиха по следующей изотерме адсорбции азота на активированном угле:

 

р, Па	2.90	5.0	11.0	14.0	20.0
n, моль/кг	2.16	2.39	2.86	3.02	3.33

 

122. Методом БЭТ вычислить удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола на его поверхности. Площадь, занимаемая молекулой бензола, равна 49×10^–20 м².

 

р/р S	0.024	0.08	0.14	0.2	0.27	0.35	0.46
n× 103, моль/кг	14.9	34.8	47.2	56.8	66.3	79.3

 

123. Используя уравнение Лэнгмюра, вычислить адсорбцию азота на цеоли­те при давлении р = 280 Па при ёмкости мономолекулярного слоя n _m = 1.39×10^–3 моль/г и константе адсорбции K _L = 1.56×10^–3 Па^–1.

124. По экспериментальным данным (таблица ниже) постройте изотерму адсорбции углекислого газа цеолитом при 293 К и определить константы уравнения Лэнгмюра графически. (р – давление; m – масса СО₂ адсорбированного 1 г цеолита)

 

р ×10–2, Па	10.0	30.0	75.0	100.0	200.0
m ×103, г	112.0	152.0	174.0	178.0	188.0

 

125. По экспериментальным данным об адсорбции СO₂ на активированном угле (см. таблицу ниже) определить константы уравнения Лэнгмюра, а также постройте график изотермы адсорбции. (В таблице: p – давление, m – масса СО₂, адсорбированного единицей массы угля)

 

p ×10–2, Па	9.90	49.7	99.8	200.0	297.0	398.5
m ×103, г/г	32.0	70.0	91.0	102.0	107.3	108.0

126. В таблице ниже приведены экспериментальные данные по адсорбции криптона на силикагеле при температуре жидкого азота 77.8 К. Вычислить удельную площадь поверхности образца по методу БЭТ, приняв посадочную площадку криптона 21.5 Ų.

 

р/р S	0.00058	0.0109	0.089	0.208	0.249	0.335
n, мкмоль/г

 

127. Изучена адсорбция полистирола с молярной массой 300 кг/моль из толуола на активированном угле с удельной площадью поверхности 120 м²/г. Найдено, что адсорбция следует уравнению Лэнгмюра с адсорбционной ёмкостью 33 мг полимера на грамм адсорбента. При концентрации 0.1 г/л адсорбция составляла 28 мг/г. Вычислить константу адсорбции Лэнгмюра и число адсорбированных молекул полимера, приходящееся на 1 м² поверхности угля, при насыщенной адсорбционной ёмкости.

128. Адсорбция красителей из растворов часто применяется для приблизительного определения удельной поверхности порошков. Предположим, в порции по 100 см³ раствора метиленового голубого с начальной концентрацией 1.00×10^–4 моль/л вносят разные навески костного угля и определяют остающуюся концентрацию в растворе после достижения равновесия. При внесении навески 1 г конечная концентрация оказалась 6.0×10^–5 моль/л, а при внесении 2 г – 4.0×10^–5 моль/л. Известно, что площадь молекулы метиленового голубого в мономолекулярном слое равна 65 Ų. Вычислить удельную поверхность угля, предполагая справедливым уравнение Лэнгмюра.

129. Данные в следующей таблице описывают адсорбцию уксусной кислоты из её раствора на древесном угле при 25 °С

 

С , моль/дм3	0.05	0.10	0.50	1.00	1.50
m*, г	0.045	0.061	0.110	0.148	0.178

* m – масса кислоты, адсорбированной 1 граммом угля

Определить, какое уравнение – Лэнгмюра или Фрёйндлиха – описывает эти данные лучше и найдите коэффициенты этого уравнения.

130. Следующие результаты получены при исследовании адсорбции диоксида углерода на 1 грамме древесного угля при 0 °С и разных давлениях СО₂:

 

р, мм рт. ст.	25.1	137.4	416.4	858.6
m, мг СО2	0.77	1.78	2.26	2.42

 

Предполагая, что изотерма Лэнгмюра применима в данном случае, определить максимальное количество СО₂, адсорбируемое в мономолекулярном слое. Определить удельную площадь поверхность угля, приняв молекулу СО₂ сферической с диаметром 0.35 нм.

131. При адсорбции азота на образце слюды при 90 К и давлениях газа 5.60 ×10^–4 и 5.45 ×10^–3 мм рт.ст. объёмы адсорбированного газа (приведённые к нормальным условиям) составляли 1.082 ×10^–6 и 1.769 ×10^–6 м³ соответственно. Предполагая, что в данном случае применима изотерма Лэнгмюра, вычислить (а) объём адсорбата при давлении 0.01 мм рт.ст. (б) площадь поверхности образца слюды, если посадочная площадь молекулы N₂ составляет 15 Ų.

132. После перемешивания 1.000 г порошка костяного угля с 100 см³ раствора метиленового голубого с концентрацией 100 мкмоль/л равновесная концентрация последнего равна 60 мкмоль/л. Если навеску угля удвоить (2 г), равновесная концентрация раствора становится равной 40 мкмоль/л. Вычислить удельную площадь поверхности угля, предполагая, что адсорбция следует уравнению Лэнгмюра. Принять площадь молекулы метиленового голубого в монослое равной 65×10^–20 м².

 

Тема: Седиментация

 

201. В цельном коровьем молоке среднеобъёмный диаметр капель жира составляет от 2.9 до 4.4 мкм в зависимости от индивидуальных условий. Другие характеристики более постоянны: при 20 °С плотность жира 0.920 г/см³, плотность дисперсионной среды (снятого молока) 1.034 г/см³, вязкость 1.60 мПа×с.

Предположим, цельное молоко с диаметром капель жира 4 мкм находится при 20 °С в прямоугольном картонном "пакете" высотой 15 см. В начальный момент времени капли распределены во высоте однородно. За какое время на поверхность молока всплывёт 50 % жира, если все капли имеют одинаковый диаметр? (Заметьте, в этих условиях время всплытия 50 % жира равно времени всплытия одной капли с половины высоты пакета)

202. Решите задачу 201 для молока с диаметром капель жира 3 мкм.

В гомогенизированном молоке диаметр капель жира составляет от 0.3 до 0.8 мкм в зависимости от давления гомогенизации и других условий. Предположим, речь идёт о молоке с диаметром капель 0.4 мкм. Решите задачу 201 для этого диаметра, при прочих условиях тех же, что в 201.

204. В воде при 20 °С белок гамма-глобулин имеет константу седиментации 7.75 ×10^–13 с, коэффициент диффузии 4.80 ×10^–11 м²/с и удельный парциальный объём 0.739 см³/г. Вычислить молярную массу гамма-глобулина и радиус молекулы, предполагая сферическую форму. (Плотность воды 0.998 г/см³, вязкость 1.002 мПа×с)

205. При наблюдении Броуновского движения частиц гуммигута в воде с интервалами времени наблюдения 60 секунд установлен средний квадратичный сдвиг 10.65 мкм. Частицы имеют шарообразную форму с радиусом 0.212 мкм, температура опыта 17 °С, вязкость воды 1.09×10^–3 Па×с. Вычислить по этим данным постоянную Авогадро N _A, зная газовую постоянную R.

206. Из исследований фермента лизоцима в буферном водном растворе при 20 °С найден коэффициент седиментации 1.87 ×10^–13 с, коэффициент диффузии 10.4 ×10^–7 см²/с, и удельный парциальный объём 0.688 см³/г при плотности среды 1.00289 г/см³. Определить по этим данным молярную массу фермента.

207. Граница седиментации (граница между мутной и прозрачной частями раствора) сывороточного глобулина в фосфатном буферном растворе при 26 °С измерена как функция времени при числе оборотов центрифуги 44000 мин^–1:

 

t, мин
х*, см	4.72	4.79	4.86	4.93	4.99	5.06	5.13	5.21

* х – расстояние от оси вращения

Определить по этим данным коэффициент седиментации, а также молярную массу белка, зная, что коэффициент диффузии равен 5.27 ×10^–7 см²/с, удельный парциальный объём белка 0.745 см³/г, плотность буферного раствора 1.013 г/см³.

208. Фосфатидилхолины с малым молекулярным весом (встречаются, например, в яичном желтке) образуют в воде мицеллы сферической формы со средней молярной массой 97.0 кг/моль. Плотность сухого вещества 1.018 г/см³. Предполагая, что эта плотность применима к мицеллам в растворе, вычислить радиус и коэффициент диффузии мицелл при 20 °С в воде (вязкость 1.00 мПа×с)

209. С какой скоростью осаждается в поле тяжести Земли аэрозоль хлорида аммония (плотность 1.527×10³ кг/м³) с радиусом частиц 0.45 мкм? Вязкость воздуха принять равной 1.76 ×10^–5 Па×с, плотностью воздуха пренебречь.

210. Рассчитайте коэффициент диффузии шарообразных частиц дыма с радиусом 2.00 мкм при вязкости воздуха 1.7 ×10^–5 Па×с и температуре 283 К.

211. Вычислить средний радиус частиц глины, если скорость их оседания в воде равна 4 ×10^–5 м/с, плотность глины 2 ×10³ кг/м³, вязкость воды 1 ×10^–3 Па×с, плотность воды 1 ×10³ кг/м³.

212. Граница седиментации (граница между мутной и прозрачной частями раствора) фермента в водном растворе при 20.6 °С наблюдалась как функция времени при числе оборотов центрифуги 56050 мин^–1:

 

t, мин
х*, см	5.911	6.0217	6.1141	6.2068	6.304	6.4047	6.5133	6.6141

* х – расстояние от оси вращения

Определить по этим данным коэффициент седиментации и молярную массу фермента, зная, что коэффициент трения ¦ равен 8.24 ×10^–11 кг/с и коэффициент всплытия (1 – V _удr₀) = 0.256.

213. Определить время оседания сферических частиц суспензии под действием силы тяжести на расстояние 10 см при условиях: радиус частиц 1.25 мкм, плотность вещества суспензии 8.10 г/см³, плотность среды 1.11 г/см³, вязкость среды 2.02 мПа×с.

214. Вычислить скорость седиментации в единицах (расстояние/час) сферических коллоидных частиц с плотностью 1.50 г/см³ в поле тяжести Земли. Дисперсионной средой является вода при 20 °С (плотность 1.00 г/см³, вязкость 1.00 мПа×с). Сделайте вычисления для диаметра частиц а) 1 нм, б) 1 мкм.

215. Вычислить, во сколько раз отличается время седиментации сферических частиц суспензии на расстояние 10 см в поле тяжести Земли (g = 9.807 м/с²) и на аналогичное расстояние от 5 до 15 см (от оси вращения) в центрифуге, ротор которой вращается с постоянным числом оборотов 600 с^–1. Радиус частиц 0.50 мкм, плотность 8.10 г/см³, плотность среды 1.11 г/см³, её вязкость 2.02 мПа×с.

216. В ультрацентрифуге, вращающейся со скоростью 975 оборотов в секунду, граница седиментации (граница между мутной и прозрачной частями раствора) движется от 6.187 см до 6.297 см за 150 минут. Вычислить константу седиментации.

217. При исследовании белка серум альбумина (сывороточный альбумин) с помощью ультрацентрифуги найдено отношение D / s = 128 м²/с² при 20 °С. Вычислить молярную массу белка, если его парциальный удельный объём равен 0.729 см³/г, плотность воды 0.998 г/см³.

218. Вычислить коэффициент диффузии и средний квадратичный сдвиг частиц гидрозоля за 10 с при температуре 20 °С. Принять, что частицы являются сферическими с радиусом 50 мкм, вязкость растворителя (воды) 1.00 мПа×с.

219. Вычислить скорость оседания частиц арсената кальция с диаметром 20 мкм в водной суспензии. Плотность Ca₃(AsO₄)₂ равна 3.620 г/см³, плотность воды 1.000 г/cм³, вязкость воды 1.000 мПа×с.

220. Определить постоянную Авогадро по результатам наблюдения Броуновского движения частиц каучукового латекса (радиус 212 нм), приведённым в следующей таблице

t, с
, мкм2	50.2	113.5

 

где t – время наблюдения, – средний квадрат смещения (подсчитанный по наблюдениям над 50 частицами). Опыты проводились при 17 °С; вязкость среды 1.10 сПз.

221. Вычислить радиусы частиц трёх монодисперсных фракций сульфида ртути (нерастворимое твёрдое вещество; плотность 8.17 г/см³), зная время, за которое они оседают из водной суспензии на 1 см: фракция №1 за 5.86 с, №2 за 9.77 мин и №3 за 16.28 час. При температуре опытов вода имеет плотность 0.9991 г/см³ и вязкость 1.135 сПз.

222. Определить молярную массу гемоглобина по следующим данным о равновесном центрифугировании его раствора:

 

x, см	4.16	4.21	4.31	4.36	4.46	4.51
Р, вес. %	0.398	0.437	0.564	0.639	0.832	0.930

 

где x – расстояние от оси вращения ротора центрифуги, Р – процентная концентрация белка. Другие данные: температура 20 °С, удельный парциальный объём растворённого белка 0.749 см³/г; плотность растворителя 1.008 г/см³, число оборотов ротора 8700 мин^–1.

223. Мышечные фибриллы содержат ряд белковых компонент, участвующих в механизме их сокращения. Один из таких компонент – белок М-линии скелетной мышцы кролика, был изучен методом равновесного центрифугирования при числе оборотов ротора 6800 в минуту и температуре 5 °С. Белок имел удельный парциальный объём 0.797 см³/г; плотность растворителя 1.041 г/см³. Вычислить молярную массу этого белка по следующим данным о распределении концентрации белка вдоль расстояния от оси центрифуги:

 

x, см	6.950	6.992	7.035	7.069	7.106	7.132
c, г/л	2.027	2.428	2.868	3.307	3.971	4.479

 

224. Вычислить молярную массу неочищенного белка яичного альбумина по следующим данным о равновесном центрифугировании его раствора. Плотность растворителя 1.0077 г/см³, удельный объём белка в растворе 0.741 см³/г, температура 291 К, число оборотов ротора центрифуги 10900 мин^–1. На расстоянии от оси вращения ротора 4.23 см концентрация равна 0.643 вес. %, а на расстоянии 4.28 см – 0.712 вес. %.

225. Полимер с молярной массой 17 кг/моль и удельным объёмом 0.773 см³/г подвергается центрифугированию при 20 °С в воде (плотность 0.998 г/см³) до равновесия. Во сколько раз концентрация полимера на расстоянии 7 см от оси вращение больше концентрации на расстоянии 6 см, если число оборотов центрифуги в минуту составляет 60000.

226. Раствор полимера с эффективной молярной массой 200 кг/моль, при 27 °С, заполняет сосуд на 10 см от дна. Если при равновесии в поле тяжести концентрация на дне сосуда 1 моль/л, чему равна концентрация на поверхности?

227. В таблице ниже приведены данные о зависимости логарифма концентрации частиц золота от глубины h, отсчитанной от поверхности суспензии при равновесии седиментации в поле тяжести:

 

h, мм	4.44	5.06	5.67	6.30	6.90	7.53	8.15	8.65
lg n	10.36	10.51	10.63	10.75	10.89	11.05	11.22	11.39

 

Вычислить радиус частиц золота, приняв их форму сферической. Другие необходимые данные: температура 20 °С, плотность золота 19.3 г/см³, плотность среды 0.998 г/см³.

228. С помощью оптического микроскопа определялось распределение частиц каучукового латекса по высоте капли (h) над предметным стеклом (см. таблицу ниже). Латекс был предварительно фракционирован до монодисперсной эмульсии с радиусом частиц 212 нм, плотность которых была больше плотности дисперсионной среды на 0.2067 г/см³. Температура опытов 20 °С. Вычислить по этим данным постоянную Авогадро.

 

h, мкм
n *			22.6

* n – относительное число частиц.

229. 1 кг золя кремнезема с содержанием SiO₂ 30 % вес. находится в лабораторном цилиндре, образуя столб жидкости высотой 340 мм. Предположим, после того, как установилось седиментационное равновесие при 18 °С, половину объёма осторожно слили. Какая часть SiO₂ окажется в слитой половине, если известно, что диаметр частиц золя равен 15 нм, а плотности SiO₂ и дисперсионной среды равны 2.20 и 1.01 г/см³ соответственно?

230. Полимер в растворе имеет валовую концентрацию 0.100 моль/м³ и эффективную молярную массу 20.0 кг/моль. При 25 °С раствор заполняет цилиндрический сосуд высотой 50 см. Чему равна концентрация на поверхности столба жидкости и на дне сосуда при равновесии?

231. Вычислить постоянную Авогадро по данным работы Перрена. Им исследовалось распределение по высоте приблизительно сферических частиц суспензии гуммигута в воде при температуре 15 °С. Диаметр частиц составлял 0.52 мкм. Измерения показали, что с под­нятием оси горизонтального микроскопа на 6.00 мкм число частиц уменьшается в 2 раза. Плотность гуммигута 1.56 г/см³, плотность воды 0.9991 г/см³.

232. Цилиндрическую ёмкость с площадью поперечного сечения 1 м² наполняет жидкость до высоты 1 м. Жидкость содержит 50 мг вируса, о котором известно, что он имеет молярную массу 50×10³ кг/моль и удельный парциальный объём 0.74 см³/г. Плотность жидкости 1.008 г/см³. Вычислить равновесную молярную концентрацию вируса при 22 °С на дне сосуда и на поверхности столба жидкости.

233. Определить радиус частиц гидрозоля золота, если после установления седиментационно-диффузионного равновесия при 293 К на высоте 8.56 см концентрация частиц уменьшается в е раз. Плотность золота 19.3 г/cм³, плотность воды 1.00 г/cм³.

234. Вычислить молярную массу белка яичного альбумина по следующим данным о равновесном центрифугировании его раствора. Плотность растворителя 1.0077 г/см³, удельный объём белка в растворе 0.749 см³/г, температура 298 К, число оборотов ротора центрифуги 10700 мин^–1. На расстоянии от оси вращения ротора 4.53 см концентрация равна 1.185 вес. %, а на расстоянии 4.55 см – 1.309 вес. %.

 

---

Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 33; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!