Коллоидная химия

«Коллоидная химия»
Варианты контрольных вопросов и темы сообщений и докладов к
разделам дисциплины:
Основы седиментационного анализа.
Контрольные вопросы:
1. Какие основные методы используются для определения размеров частиц идля
каких дисперсных систем они применяются?
2. Каковы условия соблюдения закона Стокса при седиментации? Какие отклонения
наблюдаются при несоблюдении этих условий?
3. Что такое константа седиментации и что она характеризует?
4. Какие системы называют монодисперсными и полидисперсными?
5. Как определить содержание частиц данного интервала размеров по интегральным и
дифференциальным кривым распределения?
6. Для каких систем применяют седиментационный анализ в центробежном поле?
Как изменяется скорость оседания частиц в центробежном поле в процессе
седиментации?
Термодинамика поверхностных явлений. Адсорбция на границе
«твердое вещество – газ», «твердое вещество –жидкость».
Контрольные вопросы:
1. Что такое изотерма, изостера, изопикна адсорбции?
2. При каких условиях Соблюдается при адсорбции закон Генри? Каков физический
смысл константы Генри?
3. Как выглядит уравнение изотермы адсорбции теории Ленгмюра? Объясните
физический смысл входящих в нее величин. При каких условиях это уравнение
применимо?
4. Как определяют константы в уравнении Ленгмюра? Какие термодинамические
характеристики можно рассчитать, зная эти константы?
5. Объясните физический смысл констант в уравнении БЭТ. При каких условиях это
уравнение выполняется?
Темы сообщений и докладов:
1. Практическая значимость явлений адсорбции на границе твердое вещество-газ и
твердое вещество-жидкость.
2. Особенности ионообменной адсорбции.
3. Практическое использование адсорбции газов и паров.
4. Практическая значимость явлений адгезии.
5. Применение технологий на основе адсорбции при техногенных авариях и
экологических катастрофах
Адсорбция на границе.«жидкость – газ»
Контрольные вопросы:
1. Чем отличается адсорбция из растворов от адсорбции газов и паров?
2. Какие уравнения описывают зависимость поверхностного натяжения растворов
ПАВ от их концентрации? При каких условиях они применимы?
3. Сформулируйте правило Дюкло-Траубе и поясните его физический смысл. В чем
заключается обратимость этого правила?
4. Какая взаимосвязь существует между константой генри и поверхностной
активностью?
5. Какие вещества относятся к ПИВ?
6. Какая существует зависимость величины поверхностного натяжения от
концентрации ПАВ?
Темы сообщений и докладов:
1. Практическая значимость адсорбции на границе жидкость – газ.
2. Практическая значимость ПАВ, смачивания и растекания в разных областях
производства и промышленности.
Получение дисперсных систем. Микрогетерогенные системы.
Темы сообщений и докладов:
1. Коллоидная химия на службе косметической промышленности и фармацевтики.
2. Практическа значимость коллоидной химии в пищевой промышленности.
3. Методы получения дисперсных систем в промышленности.
Теоретические основы нанотехнологий.
Темы сообщений и докладов:
1. Преимущества и недостатки наноматериалов. Практическая значимость.
2. Методы получения наноматериалов.
Оптические свойства дисперсных систем
Контрольные вопросы:
1. Какие оптические явления наблюдаются при падении луча света на дисперсную
систему? Какие методы исследования дисперсных систем основаны на этих
явлениях?
2. Какие оптические методы используются для определения размеров частиц
дисперсных систем?
3. Каковы преимущества и недостатки электронной микроскопии, применяемой для
определения размеров частиц дисперсной системы?
4. Чем обусловлено светорассеяние в дисперсных системах и истинных растворах?
5. Какие золи называют «белыми»? Какова взаимосвязь между оптической
плотностью и мутностью таких золей?
6. Для каких дисперсных систем применимо уравнение Рэлея?
7. Чем различаются методы нефелометрии и турбидиметрии? Какие параметры
дисперсных систем определяют этими методами?
Электрические явления на поверхности
Контрольные вопросы:
1. Каковы возможные причины возникновения двойного электрического слоя (ДЭС)?
2. Приведите примеры механизмов образования ДЭС в различных дисперсных
системах.
3. Дайте характеристику строения ДЭС на поверхности раздела фаз. Как изменяется
потенциал с увеличением расстояния от поверхности?
4. Что понимается под толщиной диффузной части ДЭС? Чем определяется толщина
адсорбционного и диффузионного слоев ДЭС?
5. Что называют электрокинетическим потенциалом? Какие факторы влияют на его
величину?
6. Какое явление называют перезарядкой?
Темы сообщений и докладов:
Практическая значимость электрических явлений на поверхности
промышленности, медицине и других сферах деятельности человека.
2. Электрические явления на поверхности, наблюдаемые в природе.
1.
в
Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем
Контрольные вопросы:
1. Чем обусловлена агрегативная неустойчивость лиофобных систем?
2. Какой процесс называют коагуляцией чем он завершается? Какими способами
можно вызвать коагуляцию лиофобных дисперсных систем?
3. Что называют быстрой и медленной коагуляцией?
4. Какие параметры дисперсной системы влияют на скорость коагуляции частиц в
соответствии с теорией Смолуховского? Чем отличается константа скорости
быстрой и медленной коагуляции?
5. Каково различие между концентрационной и нейтрализационной коагуляцией?
6. Как влияет заряд коагулирующего иона на порг коагуляции?
7. Что такое расклинивающее давление и каковы причины его возникновения?
Структурно-механические и реологические свойства дисперсных систем.
Контрольные вопросы:
1. Какие жидкости называются ньютоновскими?
2. Как классифицируются дисперсные системы по их реологическим свойствам?
3. Что представляют собой явления тиксотропии и реопексии? Чем обусловлены эти
явления и для каких структурированных систем они характерны?
4. Что называют относительной, удельной и характеристической вязкостью?
5. Как зависит вязкость раствора полимеров от их молекулярной массы, формы
молекул и их термодинамического сродства к растворителю?
Коллоидные свойства ВМС и их растворов
Темы сообщений и докладов:
1. Особенности строения, виды ВМС. Практическая значимость ВМС.
2. Получение ВМС на производстве.
3. ВМС в природе и биологических живых системах.
Вариант контрольной работы №1
1. Аэрозоль ртути сконденсировался в виде большой капли объемом 3,5 см3.
Определите, как изменилась поверхностная энергия ртути, если поверхностное натяжение
ртути равно 0,475 Дж/м2, дисперсность аэрозоля составляла10 мкм–1.
1. Зависимость поверхностного давления н-гексилового спирта от его концентрации в
водном растворе:
С•104, моль/л
6,2
12,5
25,0
49,0
π•10–3, Н/м2
2,3
3,9
7,9
13,4
Рассчитайте площадь, занимаемую одной молекулой спирта в плотном монослое, а
также толщину поверхностной пленки, если плотность спирта 0,9 г/см3?
3. Определите удельную поверхность катализатора по результатам адсорбции
криптона при 77,5 К:
p, Па
13,2
24,0
49,1
75,7
95,2
А•103, м3/кг
1,25
1,51
1,75
1,92
2,04
Адсорбция подчиняется уравнению БЭТ. Плотность криптона 3,74 кг/м3, ps = 345 Па,
Площадь, занимаемая атомом криптона 0,195 нм2.
4. Постройте изотерму адсорбции-десорбции, пользуясь экспериментальными
данными капиллярной конденсации паров воды в порах активного угля при 293 К.
р•10-2, Па
4,65
9,3
14,0
18,7
20,9
23,3
А, моль/кг (адс.)
0,5
1,5
3,5
20,0
24,0
28,5
А, моль/кг (дес.)
0,5
1,5
13,0
27,0
28,0
28,5
Рассчитайте и постройте интегральную кривую распределения объема пор по размерам.
Молярный объем воды 18 см3/моль; давление ее насыщенных паров 2338 Па;
поверхностное натяжение 71,96 мДж/м2.
5. Рассчитайте давление насыщенных паров над каплями воды с дисперсностью 0,1
нм–1 при 293 К. Давление паров воды над плоской поверхностью при этой температуре
равно 2338 Па, плотность воды 0,998 г/см3, поверхностное натяжение воды 72,7 мДж/м2.
ВАРИАНТ Теста №1.
1. Какая из формул отражает понятие поверхностной активности?
1) dσ/dc=−g 2)dc/dσ= −RTCg3) dc/dσ=− g 4) dc/dσ=RTCg
2. Какая из приведенных кривых соответствует ПАВ?
σ
1
2
3
c
1) 3
2) 2
3) 1
4) ни одна из приведенных кривых
3. Укажите размер истинно коллоидных частиц.
А. 10-7-10-9 м,
Б. 10-4-10-7 м,
В. <10-9 м,
Г. 10-3-10-5 см
4. Укажите системы с твердой дисперсной фазой.
А.) пенопласт Б). пемза В). золь золота Г). чугун
5. Укажите процессы, которые являются определяющими при проведении флотации:
А. адгезия,
Б. адсорбция,
В. когезия
Г. смачивание,
Д. абсорбция
6. Укажите уравнение, описывающее перемещение частицы при броуновском движении.
А. B= 6πηr
Б. dm / dt = DS (-dc / dx),
В. 2 = kб .T.t / 3r,
Г. П = сRT
Д. 2 = 2Dt.
7. Сравните интенсивность светорассеяния у аэрозолей и лиозолей.
А. у аэрозолей < чем у лиозолей,
Б. интенсивности равные,
В. у аэрозолей > чем у лиозолей.
8. Величина адсорбции карболовой кислоты на угле составляет порядка 2 моль/г.
Сколько угольных таблеток необходимо внести в 1 литр водного раствора,
содержащего 2 моля карболовой кислоты, чтобы полностью очистить раствор от нее (
1 табл. = 0,25 г ).
А. 1
Б. 8
В. 2
Г. 4
9. Укажите системы, для которых Ен2о-н2о>Ен2о-х, где Ен2о-х - энергия взаимодействия
вода-вещество.
А. раствор муравьиной кислоты,
Б. раствор соляной кислоты,
В. водный раствор сахарозы,
Г. раствор гидроксида натрия
10. Укажите приборы, необходимые для проведения седиментационного анализа:
А. потенциометр,
Б. торзионные весы,
В. сталагмометр,
Г. седиментометр
Варианты вопросов к коллоквиуму №1.
1. Коллоидные системы, коллоидные частицы. Классификация дисперсных систем.
Поверхностные явления. Дисперсность. Удельная поверхность.
2. Поверхностная энергия. Общая характеристика. Поверхностная энергия
в
объединенном уравнении 1-го и 2-го начал термодинамики. Внутренняя (полная)
удельная поверхностная энергия. Зависимость энергетических параметров
поверхности от температуры. Самопроизвольное уменьшение поверхностной
энергии.
3. Адсорбция. Виды адсорбции. Изотерма, изобара, изостера адсорбции.
Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса. ПАВ. ПИВ.
4. Закон Генри. Уравнение мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Определение
констант этого уравнения. Уравнение Френдлиха. Уравнение Темкина.
5. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ. Уравнение изотермы адсорбции, расчет
его констант. Определение удельной поверхности методом БЭТ.
6. Адсорбция ПАВ. Правило Траубе. Зависимость поверхностного натяжения от
состава раствора при соблюдении законов Генри и уравнения Ленгмюра.
Уравнение Шишковского.
7. Адгезия, смачивание , растекание жидкостей. Когезия. Природа сил межфазного
взаимодействия. Уравнение Дюпре. Смачивание и краевой угол. Закон Юнга.
Уравнение Дюпре-Юнга. Правило Антонова.
8. Лиофильные и лиофобные поверхности. Методы определения краевых углов.
Влияние ПАВ на смачивание. Растекание жидкостей. Коэффициент растекания.
Значение адгезии, смачивания и растекания в химической технологии.
9. Ионообменная адсорбция. Классификация ионитов, их характеристики. Полная и
динамическая емкость, селективность. Уравнение Никольского.
10. Поверхностное натяжение. Зависимость от температуры, наличия ПАВ. Методы
определения поверхностного натяжения.
11. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Броуновское движение.
Диффузия. Первый закон Фика. Уравнение Энштейна-Смолуховского. Методы
расчета числа Авогадро. Особенности осмотического давления в коллоидной
химии.
12. Седиментация. Связь размеров частиц со скоростью их осаждения. Условия
соблюдения закона Стокса. Кривая седиментации. Кривые распределения частиц
по размерам.
13. Экспериментальные методы в седиментационном анализе. Седиментация в
гравитационном и центробежном полях. Седиментационно-диффузионное
равновесие. Гипсометрическое распределение частиц. Формула Лапласа-Перрена.
Константа седиментации. Седиментационная устойчивость.
Вариант билета к коллоквиуму №1
1.Что называется адгезией и смачиванием. Их количественные характеристики. Управление
смачиванием твердых тел. Физико-химические основы флотации.
2.Как рассчитать толщину адсорбционного слоя и посадочную площадку молекул ПАВ,
зная зависимость поверхностного натяжения от состава раствора.
3.Физический смысл констант в уравнениях, описывающих мономолекулярную (Ленгмюра,
Фрейндлиха, Темкина) и полимолекулярную (БЭТ) адсорбцию.
4.Поверхностное натяжение воды. Как поверхностное натяжение зависит от концентрации
ПАВ? В чем заключается правило Дюкло-Траубе? Уравнение Гиббса, его формулировка и
графическое изображение.
Вариант контрольной работы №2
1. Вычислите концентрацию частиц дыма на высоте 10 метров, если на уровне
земли она составляет 2,4 г/л. Удельная поверхность частиц – 990 м2/кг, плотность 1,34
г/см3. Какой должен быть диаметр частиц, чтобы термодинамическая седиментационная
устойчивость возросла в 10 раз?
2. Размер частиц аэрозоля определяется методом ультрамикроскопии: в объёме
2•10–2 мм3 подсчитано 102 частицы. Концентрация аэрозоля 0,12 г/см3. Рассчитайте
коэффициент диффузии частиц аэрозоля в воздухе, используя справочные данные.
3. При измерении осмотического давления гамма-глобулина в 0,15 М растворе
хлорида натрия при 37°C получены следующие данные:
С, г/100 мл
19,27
12,35
5,81
p, мм водн.ст
453
253
112
Определите молекулярную массу белка.
4. Используя калибровочную кривую Геллера, рассчитайте размер частиц
полистирольного латекса по зависимости оптической плотности D от длины волны λ.:
λ,нм
400
440
490
540
582
630
D
0,562
0,414
0,289
0,207
0,159
0,120
d, нм
77,0
88,0
95,0
106,7
111,0
119,0
132,0
139,0
143,0
158,0
167,0
189,0
Показатель
степени n
3,82
3,64
3,545
3,30
3,235
3,04
2,82
2,72
2,66
2,45
2,365
2,14
Кривую Геллера необходимо предварительно построить по следующим данным:
5. Плазма крови человека содержит примерно 4 г альбумина (М = 69000) и 2 г
глобулина (М = 160000) в 100 мл. Вычислите осмотическое давление плазмы крови при
36,6°C. Определите расстояние, на которое осядет белок в центрифуге спустя один час
(скорость вращения 60000 об/мин, начальное расстояние от оси 6,0 см). При 20°C вязкость
равна 1,005 мПа•сек. Удельный объём белка примите равным 0,8 см3/г.
Варианты вопросов к коллоквиуму 2.
1. Двойной электрический слой. Строение. Механизмы образования. Правило Кена.
2. Термодинамические соотношения между поверхностным натяжением и
электрическим потенциалом двойного электрического слоя. Уравнения Липпмана.
Емкость двойного электрического слоя. Уравнение электродного потенциала
Нернста.
3. Строение двойного электрического слоя. Теории Гельмгольца, Гуи-Чепмен,
Штерна. Уравнение Гуи – Чепмана.
4. Толщина и емкость двойного электрического слоя. Соотношение между
поверхностной и объемной плотностями зарядов.Учет специфической адсорбции
ионов в теории двойного электрического слоя. Перезарядка.
5. Примеры образования двойного электрического слоя. Строение мицеллы. Правило
Фаянса — Панета.
6. Электрокинетические явления. Электрофорез, электроосмас. Потенциал течения,
потенциал оседания. Практическое использование электрокинетических явлений.
7. Электрокинетический
потенциал.
Его
определение
в
различных
электрокинетических процессах. Плоскость скольжения. Релаксационный эффект и
электрофоретическое торможение.
1.
2.
3.
4.
8. Процессы в дисперсных системах, обусловленные агрегативной неустойчивостью.
Факторы
агрегативной
устойчивости.
Эффект
Кельвина,
коагуляция,
коалисценция, флокуляция, пептизация.
9. Кинетика коагуляции. Уравнение скорости коагуляции. Быстрая и медленная
коагуляция. Определение константы и половинного времени коагуляции.
10. Самопроизвольное диспергирование. Уравнение Ребиндера – Щукина.
11. Растворы коллоидных ПАВ. Классификация. Гидрофильно-липофильный
баланс(ГЛБ). Применение.Термодинамика и механизм мицеллообразования.
Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация. Основные факторы, влияющие на ККМ.
Определение ККМ. Определение поверхностной активности ПАВ через ККМ.
12. Расклинивающее давление. Теория ДЛФО.
13. Закономерности коагуляции гидрофобных дисперсных систем электролитами.
Нейтрализационная и концентрационная коагуляция. Правило Шульца- Гарди.
14. Адсорбционно-сольватный, структурно-механический и энтропийный факторы
устойчивости. Золотое число.
15. ВМС. Общая характеристика. Набухание и растворение ВМС.
16. Особенности коагуляции суспензий и лиозолей. Стабилизация и разрушение
эмульсий, пен, аэрозолей.
Вариант билета к коллоквиуму №2
Электрокинетический потенциал. Электрофоретическое торможение.
Методы изучения мицеллообразования в растворах ПАВ.
Факторы, обеспечивающие агрегативную устойчивость лиофобных дисперсных систем.
Вязкость растворов полимеров. Определение молекулярной массы полимеров по
вязкости их растворов.
Вариант Теста №2.
При смешивании растворов хлорида бария и сульфата натрия (избыток)
образуются мицеллы следующего строения
[BaSO4]mnSO42– | (2n-2x)Na+ | 2xNa+
[BaCl2]mnSO42– | (2n-2x)Na+ | 2xNa+
[BaSO4]mnBa2+ | (2n-2x)Cl– | 2xCl–
[BaCl2]mnBa2+ | (n-x)SO42– | xSO42–
1. Электрокинетический потенциал ζ – это потенциал
на расстоянии λ от начала диффузного слоя ДЭС
на границе между плотной и диффузной частями ДЭС
поверхности
на границе скольжения, возникающей при движении одной фазы относительно другой
2. Пренебрежение поверхностной проводимостью при электроосмосе
занижает величину электрокинетического потенциала
завышает величину электрокинетического потенциала
не влияет на величину электрокинетического потенциала
3. Степень ассоциации ПАВ в мицеллярном растворе характеризуется
радиусом мицелл
плотностью мицелл
числом агрегации
мицеллярной массой
4. В воде при достижении ККМ2 коллоидные ПАВ образуют мицеллы следующего
строения
5. Образование двойного электрического слоя на частицах дисперсной фазы
лиофобной дисперсной системы приводит к
росту межфазного поверхностного натяжения
падению межфазного поверхностного натяжения
появлению потенциального барьера отталкивания
снижению потенциального барьера отталкивания
повышению агрегативной устойчивости
снижению агрегативной устойчивости
7. А* – константа Гамакера, h – расстояние между поверхностями пластин, ε –
диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды, φδ– потенциал диффузного
слоя, λ– толщина диффузного слоя, r – радиус частиц.
В соответствии с теорией ДЛФО энергия молекулярного притяжения двух
сферических частиц Uм равна: Uм=
8. Время половинной коагуляции зависит от
температуры
плотности дисперсной фазы
плотности дисперсионной среды
вязкости дисперсионной среды
начальной концентрации частиц дисперсной фазы
размера частиц дисперсной фазы
9. Электролиты, вызывающие концентрационную коагуляцию золя, мицеллы
которого имеют строение
[BaSO4]mnBa2+ | 2(n–x)Cl– | 2xCl–
хлорид натрия
сульфат натрия
нитрат натрия
фосфат натрия
10. Лиофильными являются такие дисперсные системы, которые
образуются самопроизвольно
имеют высокое поверхностное натяжение на границе дисперсная фаза –
дисперсионная среда
имеют низкое поверхностное натяжение на границе дисперсная фаза –
дисперсионная среда
требуют затрат энергии при их получении
содержат высокодисперсные частицы
содержат крупные частицы
11.При добавлении индифферентных электролитов
изменяется только адсорбционный слой ДЭС
изменяется только диффузный слой ДЭС
изменяется и адсорбционный и диффузный слои ДЭС
ДЭС не изменяется
11. Перезарядку поверхности частиц золя Sb2S3, стабилизированного SbCl3, может
вызвать электролит
Na2SO4
Ca(NO3)2
Na2S
MgSO4
Промежуточная аттестация.
Промежуточная аттестация предусматривает сдачу студентами зачета и экзамена.
Перечень вопросов к зачету
1.Что такое поверхностное натяжение и как зависит оно от природы веществ, образующих
поверхность раздела?
2.Расскажите о методах, используемых для определения поверхностного натяжения
жидкостей и твердых тел.
3.Как и почему зависит поверхностное натяжение тел от температуры?
4.Каким образом можно рассчитать полную поверхностную энергию? Какие данные
необходимы для такого расчета?
5.Выявите зависимость энергетических параметров поверхности от температуры.
6.Что называется адсорбцией, и как количественно ее характеризуют?
7.Приведите фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса и дайте определение
избыточной адсорбции. Как взаимосвязаны избыточная (Г) и абсолютная адсорбции (А)?
8.Что такое поверхностная активность? Какими свойствами обладают поверхностноактивные вещества?
9.Классификация поверхностно-активных веществ. В чем отличие коллоидных ПАВ от
истинно растворимых? Примеры.
10.Адгезия и смачивание. Параметры, используемые для их количественной характеристики.
11.Выявите влияние межмолекулярных взаимодействий в конденсированных фазах на
смачивание и адгезию.
12.Способы модифицирования поверхности с целью изменения ее смачиваемости.
Гидрофильные и гидрофобные поверхности.
13.Интегральная и дифференциальная теплоты смачивания. Методы их определения.
14.Как влияет кривизна поверхности и природа жидкости на ее внутреннее давление?
Проанализируйте причины поднятия или опускания жидкостей в капиллярах.
15.Взаимосвязь дисперсности вещества и его реакционной способности; влияние
дисперсности на давление пара, растворимость, константу равновесия химических
реакций.
16.Почему в капиллярах конденсация пара может происходить при более низких давлениях,
чем на плоских поверхностях?
17.Взаимосвязь электрического потенциала поверхности и поверхностного натяжения.
18.Взаимосвязь поверхностной энергии и равновесной формы тела. Почему при невесомости
капли жидкости имеют сферическую форму?
19.В чем отличие гомогенного и гетерогенного зародышеобразования? Термодинамические
условия образования новой фазы.
20.Обоснуйте возможность управления степенью дисперсности системы при регулировании
скорости образования зародышей и их роста.
21.За счет каких сил осуществляется адсорбционное взаимодействие? В чем отличие
физической адсорбции и хемосорбции?
22.Что такое активированная адсорбция?
23.Условия соблюдения закона Генри при адсорбции. Каков физический смысл константы
Генри?
24.Физический смысл величин, входящих в уравнение Лэнгмюра. Условия применимости
этого уравнения.
25.Проясните связь, существующую между уравнениями Гиббса и Лэнгмюра.
26.Как определить константы уравнения Лэнгмюра? Какие термодинамические и
геометрические характеристики можно рассчитать, зная эти константы?
27.Объясните физический смысл констант уравнения БЭТ. При каких условиях это
уравнение выполняется?
28.Определение удельной поверхности адсорбентов методом БЭТ. Условия проведения
измерений.
29.Энергетические параметры адсорбции на однородной поверхности.
30.Применительно к каким адсорбентам адсорбция описывается теорией капиллярной
конденсации? Основные положения этой теории.
31.На какой теории основан расчет распределения пор по размерам для мезопористых
адсорбентов? Назначение кривых распределения.
32.Каковы основные положения теории, используемой для описания адсорбции на
микропористых адсорбентах? Как рассчитать общий объем пор у микропористого
адсорбента?
33.Как влияет степень заполнения поверхности на теплоту адсорбции?
34.Основные методики адсорбционных измерений. Сравните их чувствительности.
35.Чем отличается адсорбция из растворов от адсорбции газов и паров? Изотерма обменной
молекулярной адсорбции из раствора.
36.Особенности адсорбции поверхностно-активных веществ. Уравнения состояния
поверхностных пленок.
37.Покажите взаимосвязь между константой адсорбции Генри и поверхностной активностью.
38.Что называют полной и динамической обменной емкостью ионита?
39.Рассмотрите процесс обессоливания воды с помощью катионитов и анионитов.
40.Укажите физико-химические принципы хроматографического разделения. Как связана
форма хроматографического пика с видом изотермы адсорбции?
41.
Теория образования дисперсных систем. Образование дисперсных систем при
конденсации из паровой фазы и из растворов. Степень пересыщения и переконденсация.
42. Методы получения дисперсных систем, классификация. Охарактеризуйте их и
приведите примеры.
43. В чем заключается метод замены растворителя? Примеры систем, получаемых данным
методом.
44. Что называется пептизацией? Примеры дисперсных систем, полученных данным
методом.
45. Значение методов получения дисперсных систем для науки, сельского хозяйства,
промышленности и других областей деятельности человека.
46. Чем обусловлено броуновское движение частиц дисперсных систем? Для каких систем
оно характерно? Приведите примеры.
47. Единство природы броуновского и молекулярно-кинетического движений, как
отправная точка закона Эйнштейна-Смолуховского.
48. Какова количественная взаимосвязь между броуновским движением частиц и
тепловым движением молекул среды. Как можно рассчитать число Авогадро, используя
это соотношение.
49. Какие выводы можно сделать из теории броуновского движения, обобщающей
свойства истинных растворов и золей?
50. Приведите экспериментальные доказательства закона Эйнштейна-Смолуховского.
51. Опишите методику определения размеров дисперсных частиц или их концентрации в
лиозолях по осмотическому давлению.
52. Методы дисперсионного анализа. Границы использования гравитационного и
центробежного полей в седиментационном анализе. Укажите области их применения.
53. Гипсометрический
закон.
Связь
между
гипсометрической
высотой
и
седиментационной устойчивостью.
54. Раскройте физический смысл величин, входящих в уравнение Стокса для скорости
седиментации в гравитационном поле. Каковы условия соблюдения закона Стокса при
седиментации?
55. Седиментация частиц под действием силы тяжести. Константа седиментации, влияние
на нее свойств среды.
56. Монодисперсные и полидисперсные системы. Что служит характеристикой
полидисперсности системы?
57. Интегральная и дифференциальная кривые седиментации для полидисперсной
системы. Как изменяется вид кривых по мере приближения полидисперсной системы к
монодисперсной?
58. Для каких систем применяется седиментационный анализ в центробежном поле?
Расчет размеров частиц в этом случае.
59. Кинетическая и термодинамическая седиментационные устойчивости системы.
Определение размеров частиц в условиях диффузионно-седиментационного равновесия.
60. Оптические явления, наблюдаемые при падении луча света на оптическую систему.
Что такое оптическая плотность?
61. Оптические методы, используемые для определения размеров частиц дисперсной
фазы. Границы применимости этих методов.
62. Рассеяние и поглощение света коллоидными системами. Основные закономерности
обоих процессов.
63. Какие оптические приборы основаны на явлении светопоглощения? Сущность их
принципа действия.
64. Явление опалесценции. Уравнение Рэлея и его анализ.
65. В чем отличие светорассеяния в дисперсных системах и истинных растворах?
Параметры, характеризующие рассеяние света в системе.
66. Что такое «белые» золи? Как рассчитать размеры частиц для «белых» золей по
уравнению Геллера?
67. Какие оптические методы определения концентрации и дисперсности золей основаны
на явлении светорассеяния?
68. Преимущества и недостатки электронной микроскопии. В чем причина высокой
разрешающей способности этого метода?
69. Факторы, влияющие на окраску коллоидных растворов. Анализ уравнения БугераЛамберта-Бера для коллоидов.
70. Для каких дисперсных систем применимо уравнение Дебая? Какие параметры
дисперсных систем могут быть определены этим методом?
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
Причины возникновения двойного электрического слоя на межфазной
поверхности. Механизмы его образования в различных дисперсных системах.
Строение двойного электрического слоя. Как изменяется потенциал с расстоянием
от поверхности? Какова взаимосвязь представлений о двойном электрическом слое
и электродном потенциале?
В чем отличие потенциала плотной части двойного электрического слоя и
электрокинетического потенциала?
Что называют электрокинетическим потенциалом? Влияние на него различных
факторов.
Электрокинетические явления. Чем они обусловлены? Поясните сущность
протекающих процессов.
При каких условиях применимо уравнение Гельмгольца-Смолуховского для
скорости электрофореза? Какими свойствами должна обладать контактная
жидкость?
Учет специфической адсорбции ионов и теории двойного электрического слоя.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
Релаксационный эффект, электрофоретическое торможение и поверхностная
проводимость. Учет этих явлений при расчете электрокинетического потенциала.
Электрический потенциал и гиббсовская адсорбция ионов. Уравнение
электрокапиллярной кривой и потенциал точки нулевого заряда.
По какому признаку дисперсные системы делят на лиофобные и лиофильные?
Объяснить самопроизвольное возрастание межфазной поверхности при
образовании лиофильных дисперсных систем.
Приведите примеры лиофильных дисперсных систем. Как происходит
формирование частиц дисперсной фазы в лиофильных системах?
Что называют критической концентрацией мицеллообразования? Методы
определения ККМ?
Каким образом по температурной зависимости ККМ можно рассчитать
термодинамические функции состояния процесса мицеллообразования?
Ориентация молекул ПАВ в мицеллах, образующихся в полярных и неполярных
средах. Влияние на ККМ природы полярной группы молекул ПАВ.
В чем проявляется взаимосвязь поверхностных и объемных свойств растворов
коллоидных ПАВ?
Что называют солюбилизацией? Чем это явление обусловлено и его практическое
значение?
Особенности растворения полимеров, набухание. Что такое степень набухания, и
как она определяется?
Анализ факторов, обеспечивающих агрегативную устойчивость дисперсных
систем при стабилизации их полимерами.
Методы получения лиофобных дисперсных систем. Чем обусловлена агрегативная
неустойчивость этих систем?
Чем отличаются процессы гомогенной и гетерогенной конденсации? Как можно
регулировать размеры частиц лиофобных дисперсных систем, получаемых методом
конденсации?
Что называют коагуляцией? Методы, вызывающие коагуляцию лиофобных
дисперсных систем.
Быстрая и медленная коагуляция. Взаимосвязь между скоростью коагуляции и
видом потенциальной кривой взаимодействия частиц.
В чем различие между нейтрализационной и концентрационной коагуляциями
лиофобных золей электролитами?
Факторы, обеспечивающие агрегативную устойчивость лиофобных дисперсных
систем.
Расклинивающее давление как отправная точка теории устойчивости ДЛФО.
В чем заключается сходство и различие суспензий и лиозолей?
В чем заключается сходство и различие в стабилизации эмульсий и пен?
Сравните
свойства
лиофобных
коллоидных
систем
и
растворов
высокомолекулярных соединений. В чем принципиальное отличие между ними?
Каковы причины возникновения структур в дисперсных системах?
Покажите взаимосвязь между временем релаксации напряжения и агрегатным
состоянием тела.
Приведите примеры реальных структур коагуляционного и конденсационнокристаллизационного типов.
Принцип работы капиллярного вискозиметра. Для каких систем он может быть
использован?
Чем обусловлены и для каких структурированных систем характерны явления
тиксотропии и реопексии?
Как осуществляется переход от коагуляционных структур к конденсационнокристаллизационным и наоборот? Какие факторы могут вызвать эти переходы?
105.
106.
107.
108.
Какие факторы влияют на вязкость растворов полимеров?
В чем отличие относительной, удельной и характеристической вязкости? Как их
определяют?
Каким образом размеры частиц и взаимодействие между ними влияют на
структурно-механические свойства дисперсных систем?
С помощью каких веществ можно добиться понижения твердости материалов?
Приведите примеры практического использования этого эффекта.
Вопросы для подготовки к экзамену .
Содержание и методы коллоидной химии. Дисперсность, типы классификаций
дисперсных систем.
2. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Броуновское движение.
Диффузия. Осмос.
3. Седиментационный анализ в гравитационном и центробежном полях.
4. Термодинамика поверхностного слоя.
5. Поверхностные явления и адсорбция.
6. Поверхностное натяжение. Зависимость поверхностного натяжения от температуры
и концентрации.
7. Адсорбция твердыми телами. Природа адсорбционного взаимодействия.
Интегральная и дифференциальная теплота адсорбции.
8. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Уравнение изотерм адсорбции
Фрейндлиха, Темкина.
9. Полимолекулярная адсорбция. Уравнение БЭТ.
Адсорбция на границе «жидкость – газ». Уравнение Гиббса. Поверхностная активность,
правило Траубе. Уравнение Шишковского.
10. Поверхностно-активные вещества, строение их молекул и ориентация в
поверхностном слое.
11. Оптические свойства систем, светорассеивание и эффект Тиндаля-Фарадея. Закон
светорассеивания Релея. Уравнение Геллера.
12. Метод турбидиметрии.
13. Метод нефелометрии.
14. Ультрамикроскопия и электронная микроскопия.
15. Адгезия, смачивание и растекание жидкостей.
16. Пористые тела. Теория капиллярной конденсации. Распределение пор по размерам.
17. Электрические свойства дисперсных систем.
18. Образование и строение двойного электрического слоя (ДЭС).
19. Влияние электролитов на строение ДЭС. Теории Гельмгольца, Гуи-Чепмена,
Штерна.
20. Электрические явления. Электроосмос, электрофорез, потенциал протекания и
седиментации.
21. Электрокинетический потенциал, методы его определения.
22. Получение дисперсных систем методами диспергирования и конденсации.
23. Строение мицелл. Правило Фаянса. Очистка золей диализом, электродиализом,
ультрафильтрацией. Лиофильные коллоидные системы.
24. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Солюбилизация.
25. Эмульсии. Стабилизация и разрушение эмульсий.
26. Высокомолекулярные соединения. Классификация ВМС. Методы получения и
очистки ВМС. Строение макромолекул и их свойства. Агрегативные состояния ВМС.
Общая характеристика растворов ВМС.
1.
27. Молекулярная природа растворов ВМС, их термодинамическая устойчивость.
Набухание и растворение ВМС. Термодинамика набухания. Кинетика набухания.
Давление набухания. Ассоциация макромолекул в растворах ВМС.
28. Вязкость. Ее виды Вязкость растворов ВМС.
29. Застудевание. Свойства студней. Тиксотропия. Синерезис. Высаливание.
Устойчивость дисперсных систем. Коагуляция лиофобных золей. Теория быстрой
коагуляции Смолуховского. Теория устойчивости дисперсных систем ДЛФО.
30. Коагуляция гидрофобных дисперсных систем электролитами. Кинетика медленной
коагуляции. Адсорбционно-сольватный фактор. Стабилизация лиофобных дисперсных
систем.
31. Основы физико-химической механики. Реология. Тиксотропия.
Нормальная и аномальная (структурная) вязкость. Структурирование в дисперсных
системах. Факторы, определяющие прочность структур. Эффект Ребиндера.
Композиционные материалы.
32. Аэрозоли. Аэрозольные баллончики, принципы действия.