Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7 . Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 1. балл Часть 1. Во сколько раз отличаются радиусы частиц двух монодисперсных суспензий (1 и 2) одинаковой 1. природы, если отношение скоростей седиментации равно U1/U2 = 25? Нарисуйте кривые седиментации для монодисперсной и бидисперсной системы. Рассчитайте поверхность 1г порошка кокса (плотность - 0,5 г/см3), состоящего из трех фракций с 2. диаметрами частиц 0,01 мкм (20%), 0,05 мкм (35%) и 0,06 мкм (45%). Нарисуйте схематично кривую седиментации этой системы. 3 Определите давление, необходимое для обратного осмоса раствора глюкозы при 270С с весовой концентрацией 10 г/л, если перепад давлений составляет 3105 Па, радиус молекул глюкозы – 1нм, плотность – 1,5 г/см3. 4 3. Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы воронежская глина/вода плотность глины ρ = 2,72 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,96 сПз; Н = 9,5 см. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц - …… Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус (ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2./г. 1. 3 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7 . Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 2 балл Часть 1. Определите размер частиц одной из трех фракций частиц порошка SiO2 с удельной поверхностью 62 м2/г , если радиусы частиц первой и второй фракции составляют 0,15 мкм (10% вес.) и 0,05 мкм 1. (25%). Плотность частиц = 2,4 г/см3. Нарисуйте дифференциальную и интегральную кривые распределения частиц по размерам для моно- и полидисперсной систем. Рассчитайте средний сдвиг (х ) частиц водной суспензии TiO2 со средним диаметром частиц 10 нм 2. при 25 0С (вязкость воды - 1,002 сПз). Как изменится х, если диаметр увеличится в три раза? 3 Вычислите осмотическое давление () гидрозоля золота с концентрацией 0,003 г в 100 г раствора, состоящего из частиц диаметром 1 нанометр. Плотность Au равна 19 г/см3. Температура золя 20 0С. Как изменится осмотическое давление золя, если размер частиц увеличить в три раза? 4 3. Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы Веселовская глина/вода плотность глины ρ = 2,75г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 1 сПз; Н = 10,0 см. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2/г. 3 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 3 Часть 1. Рассмотрим результат анализа крови. Окрашенный фронт пробы смещается за 10 минут на 3 мм. 1. Определите, здоров ли человек (норма СОЭ - 10 мм/ч)? Во сколько раз отличаются по размеру эритроциты больного человека и здорового? 2. Рассчитайте средний сдвиг капель микроэмульсии с радиусом частиц 100 нанометров за 2 минуты при 20 0С, если вязкость составляет 110-3 Па-с. Что называют средним сдвигом? 3. Вычислите осмотическое давление углеродной пыли с концентрацией 0.002 кг/м3, если средний радиус частиц аэрозоля 0,02 микрометра, плотность 1,8 г/см3, температура 30 0С. В чем особенность осмотического давления гидрозолей? Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы Al2O3/вода плотность ρ = 3,9 г/см3; плотность воды ρ0 = 1г/см3; вязкость η = 1,2 сПз; Н = 8,3 см. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц - …… Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2/г. балл 3 3 4 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 4 Часть 1. Вычислить среднеквадратичный сдвиг частиц при броуновском движении капель эмульсии с 1. радиусом частиц 6,5 мкм за 1 минуту, вязкость среды η = 1,5 103 Па·с , температура 15 0С.. Что называют броуновским движением? 2. Какое центробежное ускорение должна иметь центрифуга, чтобы вызвать оседание частиц радиусом r =70 нанометров и плотностью ρ=2,9·103 кг/м3 в среде с плотностью ρ0=1·103 кг/м3 и вязкостью η=1⋅10-3 Па·с при 25 0С. В каких случаях используют центрифугу для дисперсионного анализа? 3. Рассчитайте отношение осмотических давлений двух гидрозолей с частицами сферической формы при условии: равенства их массовых концентраций, имеющих различную дисперсность D1=40 мкм-1, D2=20 мкм-1. В чем состоит явление осмоса ? Как отличаются осмотические давления истинных и коллоидных растворов? Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы SiO2 /вода Плотность частиц ρ = 2,68 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,866 сПз; Н = 14,3 см. На оси ординат указан весовой процент проанализированных частиц. Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2/г. 2. балл 3 3 4 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 5 балл Часть 1. 1. 2. 3. С какой скоростью оседают частицы аэрозоля хлорида аммония (плотность 1,5 г/см3), имеющие радиус 0,5 микрометра. Вязкость воздуха принять равной 1,8·10-5 Па·с., а плотностью воздуха пренебречь. Как изменится скорость седиментации, если размер частиц уменьшится в 3 раза? Сравните средние сдвиги частиц гидрозоля кремниевой кислоты с радиусом частиц 0,8 мкм (1) и 0,05 мкм (2) за 1 минуту. Определите удельную поверхность частиц гидрозолей 1 и 2. Осмотическое давление гидрозоля серы (форма частиц сферическая) с концентрацией 2 г/л при 20 С равно 3,74 Па. Рассчитайте размер частиц и коэффициент диффузии частиц гидрозоля при тех же условиях, если плотность серы 2,1 г/см3, а вязкость дисперсионной среды 1·103Па·с . 3 3 4 0 Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы Al2O3/вода плотность Al2O3 ρ = 4 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 1,2 сПз; Н = 8,5 см. На оси ординат указан весовой процент проанализированных частиц. Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2./г. 3. 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 6 Часть 1. Определите коэффициент диффузии и средний сдвиг частиц низкоконцентрированной суспензии 1. ТiO2 с радиусом частиц 2,5 нанометра в воде при комнатной температуре (вязкость воды 1 сПз). Как отличаются коэффициенты диффузии частиц ТiO2 и ионов Тi+4 (ионный радиус – 0,07 нм) 2. Определите размер частиц аэрозоля (микрокапли воды в воздухе), если за 5 минут они оседают на 100 м. Вязкость воздушной среды принять равной 1·106Па·с, плотностью пренебречь. 3. Рассчитайте осмотическое давление 30%-ного гидрозоля SiO2 при 200 С, если удельная поверхность частиц Sуд = 270 м2/г. Плотность частиц SiO2 ρ =2,2 г/см3, плотность среды ρ0 = 1,15 г/см3. Явления осмоса и обратного осмоса. Для каких целей применяют обратный осмос? Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы BaSO4/вода плотность BaSO4 ρ = 4,67 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,864 сПз; Н = 9,3 см. На оси ординат указан весовой процент проанализированных частиц. Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2./г. балл 3 3 4 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 7 Часть 1. Рассчитайте время оседания частиц на 1 см для суспензии оксида висмута (препарат Денол), если 1. радиус частиц 15 мкм. Как изменится время оседания, если размер частиц уменьшить в три раза? Плотность частиц – 3,5 г/см3.Вязкость суспензии – 1 сантипуаз. Вычислите размер частиц прямой эмульсии, если средний сдвиг частиц при 20 0С за 10 секунд 2. равен 8·107 м. Какую эмульсию называют прямой? обратной? Что такое эмульгатор? Нарисуйте расположение молекул эмульгатора на границе раздела фаз. Рассчитайте отношение осмотических давлений двух гидрозолей при условии: одинаковой степени дисперсности (размера сферических частиц), но различной массовой концентрация частиц С1 = 7 г/л, 3. С2 = 3,5 г/л. Кратко опишите осмос как мембранный процесс и методы очистки гидрозолей от примесей с использованием мембран. Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы TiO2/вода Плотность TiO2 ρ = 7,96 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η =1,04 сПз; Н = 17,5 см. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц - …… Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2./г. балл 3 3 4 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7 . Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 8 Часть 1. Вычислите средний квадратичный сдвиг частиц () гидрозоля гидроксида железа (III) за 2 минуты, 1. если радиус частиц равен 50 мкм, вязкость воды η = 103Па·с, температура 200С. Как нужно изменить размер частиц, чтобы уменьшился в 10 раз? Укажите влияние температуры на . Рассчитайте размер частиц суспензии, если известно, что время их оседания на расстояние 1 см составляет 30 секунд. Плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды составляют 2. соответственно 2,7 и 1,1 г/см3. вязкость - 1,510-3 Пас. Как изменится время оседания в аналогичных условиях, если радиус частиц увеличится в 10 раз? баллы 3 3 Вычислите величину осмотическое давление аэрозольного препарата с концентрацией частиц 1,510-3 кг/м3, если радиус частиц 20 нанометров, плотность 1,8 г/см3, а температура 30 0С. В чем особенности молекулярно-кинетических свойств коллоидных систем? 4 Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы тальк/вода Плотность талька ρ = 1,65 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,869 сПз; Н = 10,5 см. 40 3. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц - …… Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность в м2./г. Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 9 балл Часть 1. Определите константу седиментации Кс=U/g в сведбергах (1Сб= 11013 сек. ) для водной суспензии 1. селена (плотность селена – 4,8 г/см3) с размером частиц 1 микрометр. Какие факторы влияют на кинетическую (седиментационную) устойчивость дисперсных систем. По экспериментальным данным коэффициент диффузии коллоидных частиц золота в воде при 298 К 2. равен 2,7·106 м2/сут. Определите дисперсность частиц гидрозоля золота (размер и удельную поверхность). Вязкость воды при 298 К равна 0,89·103Па·с, плотность золота 19,8 г/см3 3 Сравните осмотическое давление физиологического раствора (0,9% NaCl) и гидрозоля AgCl c размером частиц 5·109 м (5 нанометров). Температура – 37 0С, плотность AgCl – 2.2 г/см3, вязкость гидрозоля 1,2·103 Па с. Предложите мембранный метод очистки гидрозоля AgCl от NaCl. 4 Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы SiO2 /вода Плотность песка ρ = 2,59 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,863 сПз; Н = 16,3 40 3. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц - …… Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность SiO2 в м2./г. 3 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7 . Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 10 Часть 1. Сравните удельную поверхность (Sуд в м2/г) двух порошков BaSO4 с размером частиц 0,05 мкм (1) и 1. 0,015 мкм (2). Какое значение Sуд будет иметь смесь порошков с весовыми долями 0,15 (1) и 0,85 (2)? Плотность BaSO4 – 2,4 г/см3. Нарисуйте кривую седиментации этой смеси. Определите коэффициент диффузии D мицелл мыла в воде при 40 0С и среднем радиусе мицелл 2. r = 125 10-10 м. Вязкость среды η = 6,5⋅10-4 Па⋅с, Какова размерность D ? Сравните полученное значение со значением D молекул глюкозы. Осмотическое давление крови, создаваемое эритроцитами, составляет 60 % от =780 кПа, 37 0C (в значение вносят также вклад низкомолекулярные и высокомолекулярные компоненты крови). 3. Оцените средний диаметр эритроцитов, при значении вязкости 1,7 сПз. Какой мембранный метод(ы) используется в аппарате «искусственной почки»? Что собой представляет мембрана? Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы кварц /вода Плотность песка ρ = 2,75 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,873 сПз; Н = 11,3 см. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц - …… Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность SiO2 в м2./г. балл 3 3 4 40 Кафедра физической и коллоидной химии РУДН «Фармация (ЗО) Задание 7. Коллоидная химия. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Седиментация. Вариант 11 Часть 1. Как отличается скорость оседания сферических частиц оксида алюминия (плотность 3,8 г/см3) при 250С в воде и в сиропе (плотность сиропа - 1,4 г/см3, вязкость 8,8103 Па с) при радиусе частиц 1. 3,5 мкм. Вязкость воды при 250 равна 0,9103 Па с. Если диспергированием радиус частиц уменьшить в 5 раз, то скорость оседания ……………. 2. Сравните средние сдвиги высокодисперных частиц за время 10 секунд для дисперсии оксида алюминия (r = 0,05 мкм) в воде и сиропе, используя условия задачи 1. Влияет ли форма частиц на молекулярно-кинетические свойства дисперсий? 3. Определите весовую концентрацию высокодисперсной суспензии Al2O3 (частицы с r = 0,01 мкм) по осмотическому давлению, которое составляет 5,2 103 Па при 250. Как отличается осмотическое давление суспензии с такой же весовой концентрацией частиц Al2O3, имеющих размер 0,1 мкм. Часть 2. Седиментационный анализ суспензии. Кривая седиментации полидисперсной системы красный песок/вода Плотность песка ρ = 2,71 г/см3; плотность воды ρ0 = 1 г/см3; вязкость η = 0,914 сПз; Н = 10,3 см. Указать весовой процент проанализированных на дисперсность частиц. Построить дифференциальную кривую распределения частиц по размерам. Определить наиболее вероятный радиус(ы) частиц. Рассчитать удельную поверхность SiO2 в м2./г. 4. балл 3 3 4 40