WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

«Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии для студентов заочного обучения технологических специальностей Составители: Цыренова С.Б. Балдынова ...»

Министерство образования Российской Федерации

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Методические указания

и контрольные задания по физической и коллоидной химии для студентов

заочного обучения технологических специальностей

Составители: Цыренова С.Б.

Балдынова Ф.П.

Улан-Удэ, 2000 г

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Физическая и коллоидная химия являются базовой дисциплиной, которая определяет

становление высококвалифицированного специалиста в сфере производства продовольственных продуктов.

Поэтому в области физической и коллоидной химии инженер-технолог должен иметь представление:

1) о физико-химических закономерностях технологических процессов, в которых особое значение имеют адсорбция, адгезия, смачивание, коагуляция, структурообразование;

2) должны знать химическую терминологию, основы химической термодинамики, кинетики различных процессов;

3) должны уметь прогнозировать технологические процессы, ставить задачи исследования и выбирать метод исследования.

Курс физической и коллоидной химии создает необходимую теоретическую основу для усвоения биохимии и специальных дисциплин.

VI семестр: лекции 20 час.

VII семестр: лабораторные занятия 30 час.

Содержание курса физической и коллоидной химии Физическая химия является самостоятельной дисциплиной со своими методами исследования и теоретической базой прикладных химико-технологических дисциплин.



Знание основ физической химии необходимо для общетеоретической подготовки инженера-химикатехнолога. Устанавливая общие законы физико-химических процессов, физическая химия обобщает все химические дисциплины: неорганическую, органическую и аналитическую химии. В то же время она является теоретической основой как отраслей химической технологии пищевых производств, так производств строительных материалов.

Физическая химия рассматривает общие закономерности химических превращений на основе физических процессов, происходящих с микрочастицами (молекулами, атомами, ионами, электронами), и сопровождающих их энергетических эффектов. При этом широко используются теоретические представления, экспериментальные методы математический аппарат физики. Отсюда вытекает возможность математического писания, расчета, предсказания протекания процессов (например, возможность количественно рассчитать энергетический эффект процесса, скорость реакции, предел протекания реакции до установления равновесия).

Знание физической химии дает возможность сознательно управлять химическими и технологическими процессами, т.е. создать теоретическую основу для практической деятельности инженера-технолога.

Таким образом, основная цель обучения физической химии заключается в развитии интеллектуальных способностей студента, так как будущий специалист должен обладать глубокой фундаментальной естественнонаучной подготовкой, которая позволит ему реагировать на изменяющиеся условия труда, владения методиками накопления и систематизации знаний, обеспечивающих активное использование их в инженерной деятельности, уметь компетентно решать комплексные задачи, иметь представления об общих тенденциях развития науки и прогрессивных технологий.

В области физической химии инженер-технолог должен знать и уметь использовать:

а) химическую терминологию и основные законы физической химии;





б) основы теории растворов;

в) основы химической термодинамики, химической кинетики, катализа;

г) основные химические и физико-химические методы анализа неорганических и органических соединений, их сущность и области их применения;

д) понятия об основных химических и физико-химических системах и процессах, о реакционной способности вещества;

Инженер-технолог должен иметь опыт:

1. в решении типовых задач по физической химии, кинетических уравнений, физикохимических и биохимических процессов;

2. в планировании и постановке химического эксперимента и обработке полученных результатов.

Лекция 1. Введение.

Элементы учения о строении вещества. Молекулярные спектры.

Межмолекулярные взаимодействия.

Электрические свойства молекул. Поляризация полярных и неполярных молекул в постоянном и переменном электрическом поле. Поляризуемость. Молярная и удельная рефракция.

Общая характеристика молекулярных спектров. Межмолекулярные взаимодействия.

Лекция 2, 3. Основы химической термодинамики. Химическое равновесие.

Основные термодинамические понятия: теплота процесса, работа процесса. Внутренняя энергия. Энтальпия. первый закон термодинамики. Закон Гесса. Зависимость теплового эффекта от температуры (уравнение Кирхгофа).

Второй закон термодинамики. Термодинамические обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Термодинамическое и химическое понимание обратимости процесса. Характеристические функции. Термодинамические потенциалы. Уравнение Гиббса-Гельмгольца.

Химический потенциал. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Уравнение изотермы химической реакции. Зависимость константы равновесия от температуры.

Уравнение изобары и изохоры химической реакции (вывод).

Лекция 4, 5. Фазовые равновесия и учение о растворах. Условия фазового равновесия.

Правило фаз Гиббса. Однокомпонентные системы. Вывод уравнения Клаузиуса-Клапейрона.

Диаграмма состояния воды.

Двухкомпонентные системы. Общая характеристика растворов. Идеальные растворы.

Закон Рауля отклонения от закона Рауля. Реальные растворы. Диаграммы: давление-состав и температура кипения - состав. Законы Коновалова. Перегонка. Термодинамический анализ, кривые охлаждения.

Трехкомпонентные системы. Метод Гиббса. Метод Розебома. Закон распределения.

Коэффициент распределения.

Лекция 6. Растворы электролитов.

Удельная и эквивалентная электрические проводимости, их зависимость от концентрации для сильных и слабых электролитов. Закон Кольрауша. ЭДС. Уравнение Нернста. Термодинамика электрохимических процессов.

Лекция 7. Химическая кинетика и катализ.

Основы формальной кинетики. Молекулярность и порядок реакции. Кинетические уравнения реакции нулевого, первого, второго и третьего порядков. Методы определения порядка реакции. Энергия активации. Зависимость скорости реакции от температуры. Теория активных столкновений. Гомогенный и гетерогенный катализ. Общие свойства катализаторов.

Лекция 8. Дисперсные системы и поверхностные явления.

Классификация дисперсных систем. Поверхностное натяжение. Поверхностная энергия. Адгезия. Когезия. Смачивание. Уравнение Дюпре-Юнга. Адсорбция ПАВ. Теории адсорбции. Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра, Гиббса. БЭТ. Уравнение Шишковского.

Правило Траубе.

Лекция 9. Основные свойства дисперсных систем.

Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Диффузия. Коэффициент диффузии. Броуновское движение.

Коагуляция. Типы коагуляции. Порог коагуляции. Коагулирующая сила. Правила электролитной коагуляции. Кинетика быстрой коагуляции.

Структуры по Ребиндеру. Вязкость. Гели. Студни. Тиксотропия. Синерезис. Суспензии.

Эмульсии. Пены. Аэрозоли. Коллоидные ПАВ. ВМС.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

(продолжительность занятий 4ч.) I. Поляризация молекул. Молекулярная спектроскопия.

Работа 1. Определение молярной рефракции, поверхностного натяжения и парахора вещества и установление его структуры.

Работа 2. Определение спектров поглощения окрашенного вещества.

II. Химическая термодинамика и химическое равновесие.

Работа 3а. Определение теплоты образования кристаллогидрата из соли и воды.

Работа 3б. Определение теплоты нейтрализации.

III. Фазовое (гетерогенное) равновесие.

Работа 4а. Изучение равновесия. Жидкость - пар в жидких двойных системах.

Работа 4б. Определение коэффициента распределения иода между двумя несмешивающимися жидкостями.

IV. Электрохимия. Растворы электролитов.

Работа 5а. Измерение электропроводности раствора и расчет константы диссоциации.

Работа 5б. Определение константы диссоциации слабого электролита методом потенциометрии.

V. Химическая кинетика.

Работа 6а. Изучение скорости инверсии тростникового сахара.

Работа 6б. Определение константы скорости реакции второго порядка и влияния катализатора на её скорость.

VI. Адсорбция равновесия.

Работа 7а. Определение изотермы адсорбции и изотермы поверхностного натяжения.

Определение удельной поверхности адсорбции.

Работа 7б. Определение характеристик адсорбционного слоя ПАВ.

VII. Дисперсный анализ.

Работа 8а. Седиментационный анализ низкодисперсных порошков.

Работа 8б. Определение среднего размера частиц методом турбидиметрии.

VIII. Устойчивость и стабилизация дисперсных систем.

Работа 9а. Синтез золя гидроксида. железа и определение порога коагуляции.

Работа 9б. Кинетика быстрой коагуляции.

Работа 10а. Определение критической концентрации мицелообразования ПАВ методом солюбилизации.

Работа 10б. Определение критической концентрации мицелообразования ПАВ методом кондуктометрии.

–  –  –

Раздел 2. Основы химической термодинамики.

Химическое равновесие Термодинамика применяется к системам, находящимся в равновесии, и рассматривает только начальные и конечные состояния. Термодинамика не описывает протекания процессов во времени, и определяет, насколько глубоко должна пройти данная реакция, прежде чем будет достигнуто равновесие. Термодинамический метод является одним из основных методов физической химии, так как он дает точные соотношения между энергией и свойствами системы.

При изучении законов химической термодинамики следует обратить внимание не такие основные термодинамические понятия и определения, как термодинамическая система, открытая и изолированная система, гомогенная, одно- и многокомпонентные системы. Экстенсивные системы, которые количественно независимы от объема и массы системы принято называть термодинамическими параметрами состояния. Изменение любого свойства системы, которая под действием различных факторов переходит от начального равновесного состояния к конечному, не зависит от пути процесса. Бесконечно малое изменение любого свойства - это полный дифференциал, интеграл от которого не зависит от пути процесса.

Теплота Q и работа W не являются функциями состояния системы, так как являются формами передачи энергии между окружающей средой и системой и относятся к определенному процессу. Бесконечно малое количество теплоты и работы обозначают соответственно Q и W.

Для бесконечно малого изменения состояния системы математическое выражение первого закона термодинамики примет вид:

Q = dU + W, (2.1) где W - сумма всех элементарных работ, равная работе преодоления внешнего давления

pdV и полученной работе W т.е. выражение (2.1) будет иметь вид:

Q = dU + pdU + W. (2.2) Теплота, получаемая системой, считается положительной; теплота, отданная системой отрицательной. Следует уяснить разницу между понятиями «теплота процесса» и «тепловой эффект процесса».

Теплота процесса - это количество теплоты, выделяемой или поглощаемой в ходе любого процесса.

Тепловой эффект процесса - это количество теплоты, которая поглощается или выделяется в процессе, протекаемом термодинамически необратимо при постоянном объеме или давлении, если температура исходных веществ и продуктов реакции одинаковы и W = 0.

Процессы могут быть обратимыми и необратимыми. Во всяком обратимом процессе равновесная система проходит через последовательный ряд равновесных состояний и в таком процессе осуществляется максимальная работа, если она производится системно над окружающей средой; в обратимом же случае - работа будет минимальной. Поэтому для обратимого процесса характерны следующие особенности: его двусторонность, отличие внешних сил от внутренних на бесконечно малую величину, малое различие температуры равновесной системы и внешней среды при протекании неизотермического процесса, бесконечно медленное протекание процесса. Только в обратимом процессе допускается возможность возвращения системы в первоначальное состояние без каких-либо изменений не только в системе, но и в окружающей среде. В обратимом процессе в каждый момент состояния системы известны все её параметры, поэтому исходя из уравнения состояния, можно выразить любой параметр системы через другие параметры.

Внутренняя энергия системы складывается из кинетической энергии молекулярного движения, из энергии взаимного притяжения и отталкивания частиц, составляющих систему из химической внутримолекулярной энергии, энергии электронного возбуждения, внутриядерной энергии, лучистой энергии и гравитационной энергии.

Первый закон рассматривает взаимопревращения различных форм энергии в системе.

Второй закон термодинамики устанавливает критерии, которые позволяют анализировать возможность осуществления того или иного процесса, что обусловлено статистической природой второго закона, который применим к явлениям представляющим собой результат действия большого числа частиц, т.е. к явлениям к которым применимы законы вероятности.

Статистическая природа второго закона позволяет определить наиболее вероятный путь процесса, таким образом, за счет любого самопроизвольного процесса можно получить работу, причем работа будет максимальной и определяющей движущую силу процесса, если процесс будет термодинамически обратимым.

Из основного уравнения второго закона термодинамики dS Q/T, (2.3) следует:

1. Только в изолированной системе энтропия как функция определяет направленность процессов и состояние равновесия независимо от характера процесса;

2. В неизолированных системах при соответствующих условиях направленность процессов, их состояния равновесия и движущая сила процесса Wmax определяются с помощью термодинамических потенциалов: G - энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал при Р и Т - const), А - энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал при V,T

- const), U - внутренняя энергия (изохорно-изоэнтропийный потенциал при V,S - const), Н

- энтальпия (изобарно-изоэнтропийный потенциал при Р и S - const).

Все термодинамические потенциалы являются свойствами системы при любых условиях, но направленность процессов они определяют только при постоянстве соответствующих двух параметров.

Для расчетов пользуются абсолютными значениями энтропии в стандартном состоянии при 298 К из термодинамических таблиц, справочника. Энтропии чистых твердых веществ, образующих идеальные кристаллы при абсолютном нуле равны нулю. Стандартным состоянием вещества называют состояние, в котором это вещество находится под действиями 1,0133105Па. Стандартное изменение энтропии при температуре Т обозначается So т. Другие термодинамические функции приводят в виде изменений H f0, T ; G f0, T.

Используя закон Гесса и его следствия можно рассчитать тепловой эффект химических реакций без их проведения.

Уравнение Гиббса-Гельмгольца позволяет вычислить термодинамические потенциалы через тепловой эффект реакций.

Химическое равновесие является одним из основных разделов курса физической химии. В нем рассчитывают химическое равновесие, устойчивость веществ и направленность процесса, выясняют оптимальные условия режима в процессе химического превращения для получения максимального выхода желаемого вещества.

Необходимо уметь записывать закон действующих масс для различного типа реакций, выражать константы равновесия через концентрации, парциальные давления, активности, показать зависимость константы химического равновесия от температуры при соответствующих условиях.

Пределом протекания любого обратимого процесса при заданных условиях является достижение состояния химического равновесия.

Константа равновесия выражается соотношением:

p p Kp = C D, p pB A где pC, p D, p, p B - равновесные парциальные давления газообразных веществ.

A

Связь между константой равновесия и энергией Гиббса выражается следующей зависимостью:

G ° = RT ln K p.

Чем больше отрицательнее значение G °, тем больше константа равновесия.

По изменению стандартной энергии Гиббса ( G ° ) можно вычислить константу равновесия, а затем равновесные концентрации (парциальные давления) реагентов.

Таким образом. учение о химическом равновесии дает возможность производить расчеты констант химического равновесия, выраженных различным образом, расчеты выходов продуктов реакции при различных условиях опыта, тепловых эффектов реакции на основании экспериментальных данных по изучению равновесного состояния реакции.

Раздел 3. Фазовые равновесия и учение о растворах Необходимо уяснить понятия «фаза», «компонент», «фазовый переход» и «фазовое равновесие».

Фаза - совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых по составу, химическим, физическим свойствам и имеющие поверхность раздела.

Фаза не является понятием, адекватным понятию агрегатного состояния. В однокомпонентных системах могут находится в равновесном состоянии две фазы одинакового агрегатного состояния серы, например моноклинная, ромбическая.

Важно научиться пользоваться правилом фаз Гиббса при изучении однокомпонентных систем диаграмм состояния воды, серы, двух компонентных и простейших трехкомпонентных систем (жидкие смеси, сплавы и растворы твердых веществ в жидких растворителях).

По правилу фаз Гиббса число степеней свободы определяются числом компонентов и фаз, находящихся в равновесной системе:

С = К - Ф + 2, где К - число независимых компонентов системы, равное числу составляющих веществ, которые могут быть выделены из системы и существовать вне её длительное время;

Ф - число фаз;

2 - число внешних факторов, которые определяют существование системы;

С - число степеней свободы, или вариантность системы, показывающая число переменных, которым можно придавать произвольные значения, не изменяя число фаз. Оно может быть равным 0,1,2,3 и т.д.

Фазовое равновесие трехкомпонентной системы зависит от состава и температуры. Состав системы обычно изображается по методу Гиббса или Розебума на треугольной плоской диаграмме.

Фазовые равновесия изучают при помощи физико-химического анализа. Для этого устанавливают зависимость между свойствами (Тплав, Ткип, и ) и химическим составом систем. Надо научиться читать диаграммы состав-давление, состав-температура кипения бинарных жидких смесей, диаграмм плавкости и простейших диаграмм трехкомпонентных систем.

Чтение диаграмм заключается в определении на диаграмме любой точке числа компонентов, степеней свободы, фаз, их состава и массового соотношения, а также в определении температур начала и конца кристаллизации, плавления, кипения и конденсации.

Изучение диаграмм (состав - давление, состав - температура кипения бинарных безгранично смешивающихся жидких смесей) основаны на двух законах Коновалова, а изучение двух - и трехкомпонентных систем - правило Рычага.

В разделе «Растворы» изучаются осмотическое давление, понижение пара давление пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора. Необходимо уметь показать взаимосвязь между этими свойствами, знать термодинамический вывод закона Рауля, уравнений для расчета понижения температуры замерзания и повышения температуры кипения раствора, уравнений для расчета криоскопической и эбулиоскопической постоянных.

Выводы этих уравнений будут более осмыслены, если студент поймет, что жидкость закипает, когда давление пара над раствором становится равным внешнему давлению, а замерзает (т.е. появляются первые кристаллы твердой фазы), когда давление насыщенных паров над твердой фазой и жидкости будет одинаковым.

Особое внимание следует уделить закону распределения третьего компонента в двух равновесных фазах.

Отношение концентрации третьего компонента, распределяющегося между двумя несмешивающимися жидкостями при различных его концентрациях, - величина постоянная:

C K= 1, C2 где С1, С2 - равновесная концентрация распределяющегося вещества в I и II жидкой фазе.

В некоторых системах распределяющееся вещество вследствие диссоциации или ассоциации его молекул обладает неодинаковой средней величиной частиц в разных растворителях.

В таких случаях закон распределения имеет другой вид:

C K= 1, n C2 т.е. вводят n - показатель распределения.

Закон распределения широко используют для решения задач по экстрагированию вещества из раствора.

Раздел 4. Растворы электролитов Растворы электролитов имеют существенную особенность: они могут проводить электрический ток.

Причиной проводимости электрического тока растворами является движение ионов в растворе, нужно обратить внимание на величину энергии гидратации, сопоставив её с величинами тепловых эффектов реакций.

При изучении удельной и эквивалентной электрической проводимости, нужно уяснить, что их величину определяют валентность ионов, число ионов в единице объема (в случае удельной электрической проводимости) и в объем, содержащем килограмм - эквивалент массы (в случае эквивалентной электрической проводимости) и их абсолютная скорость.

Тогда станет понятным влияние на удельную и эквивалентную электрическую проводимость размера радиуса иона, степени сольватации, природы растворителя, температуры, концентрации электролита и неэлектролита, вязкости раствора и особенно в случае сильных электролитов наличием электростатистического взаимодействия между ионами, приводящего к образованию ионных атмосфер. Необходимо знать отличие между слабыми и сильными электролитами, также, что такое активность и способы определения. Для разбавленных растворов сильных электролитов была Дебаем и Гюккелем разработана теория, отражающая влияние электростатического взаимодействия между ионами на различные свойства раствора.

При изучении гальванических элементов нужно уяснить термодинамику электрохимических цепей, научиться применять уравнения Нернста для вычисления ЭДС различных типов гальванических цепей: химических, концентрационных, окислительновосстановительных.

В концентрационных элементах ток возникает за счет выравнивания концентрации ионов или вещества электрода, а в химических элементах - за счет химической реакции.

Необходимо знать применение кондуктометрического метода для титрования окрашенных растворов, определения константы растворимости, свободной энергии и теплоты диссоциации.

Раздел 5. Химическая кинетика Химическая кинетика - это учение о химическом процессе, его механизме и закономерностях протекания во времени.

Вначале следует ознакомиться с основными понятиями кинетики (скорость реакции, порядок реакции, молекулярность, константа скорости), а затем перейти к изучению основных положений, теорий химической кинетики (теория Аррениуса, теория активных столкновений, теория переходного состояния).

Теория Аррениуса позволила наметить путь теоретического расчета скорости реакции, т.к. она предсказала правильный ход зависимости константы скорости от температуры, позволила рассчитать для ряда реакций константы скорости по известному значению энергии активации, с успехом объяснила течение мономолекулярных реакций.

Недостаток этой теории в том, что она не всегда позволяет предсказать значение энергии активации.

Теория активированного комплекса дает принципиальную возможность расчета энергии активации на основании учения о строении вещества. необходимо уделить внимание кинетике сложных реакций (фотохимических, ценных, гомогенно-каталитических). Так как многие процессы пищевой промышленности идут с участием катализаторов биологического происхождения, то следует особое внимание уделить учению о катализе. Катализатор сохраняет неизменными свои свойства после реакции, не смещает состояние равновесия химической реакции, а только ускоряет момент наступления равновесия.

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Раздел 6. Дисперсные системы и поверхностные явления Коллоидная химия - наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах.

Рекомендуется вначале уяснить классификацию этих систем, а затем перейти к изучению многочисленных свойств дисперсных систем.

Для дисперсных систем, обладающих избытком свободной поверхностной энергией, характерен процесс адсорбции.

Адсорбция в широком смысле означает любое изменение концентрации вещества у поверхности раздела двух фаз, сопровождающихся энергетическим изменением системы - выделением или поглощением теплоты. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, - адсорбент, а адсорбирующееся вещество - адсорбтив (адсорбат).

Накопление молекул на твердом адсорбенте (адсорбция) может быть чисто физическим процессом - физическая адсорбция, либо сопровождаются химической реакцией на поверхности адсорбента - хемосорбция. Процесс адсорбции обратим, т.е. наблюдается обратный процесс - процесс десорбции. При постоянной температуре наблюдается состояние адсорбированного равновесия: адсорбция десорбция.

Теплоты при физической адсорбции выражаются небольшими величинами (1 20кДж/моль). В случае хемосорбции они значительны, составляют сотни кДж/моль.

Хемосорбция - химический процесс, который требует значительной энергии активации, поэтому увеличение температуры способствует хемосорбции.

Ленгмюр создал и обосновал теорию мономолекулярной адсорбции газов на твердом адсорбенет, предположив, что активные центры равномерно распределены по поверхности и адсорбция локализована.

Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции имеет вид:

kp =, (6.1) 1 + kp где - адсорбция, моль/м2;

- предельная адсорбция (емкость монослоя), моль/м2;

k - константа адсорбционного равновесия;

p - равновесное давление адсорбтива в объеме фазы, граничащей с адсорбентом.

При р 0 d = kp, при р наступает насыщение адсорбционного слоя и а = а.

Уравнение (6.1) хорошо выражает адсорбцию на твердых поверхностях при небольших давлениях газа в окружающем пространстве, а также адсорбцию поверхностно-активных молекул из растворов при небольших концентрациях (в этом случае вместо р пользуются величиной с). По значению может быть определена важная характеристика твердого адсорбента

- удельная активная поверхность Sуд. Если известна So - площадь, занимаемая одной молекулой газа или поверхностно-активного вещества в насыщенном монослое, то:

S уд = S o N A, (6.2) где NA - число Авогадро.

Весьма полезно будет решение задач на вычисление толщины монослоя и определение So.

В зависимости от внешних условий, природы адсорбента и адсорбтива адсорбция может протекать с образованием на поверхности полимолекулярного адсорбционного слоя, в таком случае процесс адсорбции паров вещества на твердых адсорбентах не согласуется с изотермой Ленгмюра.

Брунауэр, Эммет и Теллер (1935-40гг.) создали теорию полимолекулярной адсорбции паров на твердых, гладких и пористых адсорбентах (теория БЭТ). Согласно этой теории на активных точках поверхности адсорбента при определенных условиях могут образовываться конденсированные полимолекулярные слои.

Количество адсорбированного вещества, рассчитывается по уравнению:

c s a = a, (6.3) 1 1 + ( c 1) s s где а. - предельная мономолекулярная адсорбция на твердом адсорбенте;

с - константа уравнения;

- равновесное давление пара в окружающем пространстве при заданных условиях;

s - давление насыщенного пара при данной температуре.

Используя уравнение БЭТ в линейной форме при низкотемпературной адсорбции простых веществ можно (азот, аргон, криптон) вычислить Sуд по уравнению (6.2). Применение уравнения БЭТ для расчета адсорбции мелкопористыми адсорбентами затруднено и определение удельной активной поверхности адсорбента Sуд по а. не всегда дает правильные результаты.

Явление адсорбции на границе с жидкой фазой описывается уравнением Гиббса:

С d Г=, RT dc где Г - адсорбция, моль/м2;

С - равновесная концентрация вещества в растворе;

Т - абсолютная температура;

R - универсальная газовая постоянная.

Величина d = G называется поверхностной активностью. Мерой поверхностной акdc d при С 0.

тивности считают = G dc Если вещество, адсорбируясь, понижает поверхностное натяжение данной границы раздела фаз, то оно поверхностно активно; поверхностная активность G 0 и адсорбция Г 0, т.е. происходит накопление молекул этого вещества на данной поверхности раздела.

На границе раздела вода-воздух (пар) или вода-масло поверхностно активны органические кислоты, спирты, нитро- и сульфопроизводные, амины, белки, мыла и моющие вещества.

Если вещество при введении его в раствор повышает поверхностное натяжение данной поверхности раздела фаз, то оно поверхностно неактивно; поверхностная активность G 0 и адсорбция Г 0. На границе раздела вода-воздух (пар) или вода-масло поверхностнонеактивными веществами, будут минеральные соли, кислоты, основания.

Зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации поверхностноактивного вещества выражается эмпирическим уравнением Шишковского:

= o = A ln(1 + kc), где о и - поверхностное натяжение чистого растворителя и раствора на границе с воздухом (паром);

А - константа;

k - индивидуальная константа, характеризующая поверхностную активность вещества;

c - концентрация вещества в растворе.

Обратите внимание на то, что уравнение адсорбции Гиббса и уравнение Лэнгмюра тождественны, т.к. они выражают распределение ПАВ между объемом одной из фаз и межфазной поверхностью. Это можно подтвердить тем, что, пользуясь уравнением Шишковского, можно перейти от уравнения Гиббса к уравнению Лэнгмюра.

Полезно знакомство с эмпирическим уравнением Френдлиха:

x kc n =, m x где = a;

m kи 1 - эмпирические коэффциенты.

n Уравнение Френдлиха используют для расчета молекулярной адсорбции.

Лэнгмюр и Гаркинс показали, что молекулы ПАВ дифильны (т.е. содержат гидратирующуюся полярную группу - ОН, СООН, NH2, NO2, SO3H и неполярную негидратирующуюся - углеводородный радикал) за счет чего могут одновременно взаимодействовать с водой и углеродными средами. Поверхностная активность таких молекул зависит от длины углеводородного радикала. По правилу Траубе-Дюкло в гомологическом ряду жирных кислот или спиртов поверхностная активность соединений растет, увеличиваясь в 3,2 раза на каждую группу - СН2. Правило Траубе-Дюкло соблюдается только для водных растворов ПАВ.

Для неводных растворов этих же веществ наблюдается «обращение» правила.

При достаточно большой концентрации ПАВ в растворе на поверхности раздела формируется насыщенный мономолекулярный слой, в котором молекулы находятся в строго ориентированном состоянии.

Многие нерастворимые и малорастворимые дифильные соединения при нанесении на поверхность воды самопроизвольно растекаются по ней, образуя чрезвычайно растянутые пленки, в которых молекулы ПАВ ведут себя подобно молекулам двухмерного газа. В зависимости от природы вещества поверхности пленки могут быть газообразными или конденсированными (жидкими и твердыми). Газообразные пленки образуют низкомолекулярные кислоты, спирты и амины.

Конденсированные пленки образуют вещества с длинной углеводородной цепью (число атомов углерода больше 20). Ряд веществ - мыла, белки и др. - формируют гелеобразные поверхностные пленки большой прочности.

Измерение площади пленки в зависимости от давления является одним из основных современных методов изучения монослоев. Эти измерения производятся с помощью поверхнсотных весов (весы Лэнгмюра, Адома, Ахматова, Трапезникова).

Особенностью ионной адсорбции является её селективность. Избирательная адсорбция одного из ионов зависит не только от его природы, но и от свойств адсорбента.

Адсорбенты могут иметь на своей поверхности полярные группы (основные или кислые). При адсорбции из растворов электролитов может быть обменная адсорбция между адсорбентом и раствором. Основные адсорбенты (феррогель, алюмогель) отдают в раствор группу ОН и её место занимает анион из раствора. Кислые адсорбенты (силикогель, глина, кремневая кислота) способны к обмену катионов. Существуют также амфотерные адсорбенты (белки, алюмосиликаты), адсорбционная способность которых зависит от рН среды.

К явлениям адсорбции близки явления смачивания, которые определяются интенсивностью взаимодействия между молекулами различных веществ. Смачивание - это физикохимическое явление самопроизвольного увеличения площади константы жидкости с поверхностью твердого тела. Степень смачивания поверхности жидкости определяются косинусом краевого угла смачивания ().

Равновесные краевые углы определяются уравнением Юнга:

ж т cos = т г.

жг Если косинус краевого угла больше нуля (угол 90о), то жидкость смачивает поверхность, если меньше нуля (угол 90о), то не смачивает.

Твердые поверхности, которые смачиваются водой, называются гидрофильными, не смачивающиеся водой - гидрофобными.

В процессе гидрофибизации можно гидрофильную твердую поверхность перевести в гидрофобную, и. наоборот, гидрофобную сделать гидрофильной (процесс гидрофилизации).

В качестве гидрофобизирующих веществ используют мыла тяжелых металлов, кремнийорганические соединения; гидрофилизирующих - мыла натрия и калия, сапонин.

С явлением смачивания тесно связано явление адгезии. Влияние смачивания на адгезионное взаимодействие отражает уравнение Дюпре-Юнга:

Wa = ж г (1 + cos ) Чем лучше смачивание (меньше ), тем больше работа адгезии.

Раздел 7. Основные свойства дисперсных систем К молекулярно-кинетическим свойствам коллоидных систем относятся броуновское движение, диффузия, осмотическое давление и седиментационная устойчивость.

Броуновское движение - это хаотическое движение частиц дисперсной фазы под действием теплового движения молекул дисперсной среды. Теория броуновского движения была разработана Эйнштейном (1905) и Смолуховским (1906). Броуновское движение характеризуют средним сдвигом (видимым перемещением коллоидной частицы в дисперсионной среде за время t).

Уравнение Эйнштейна-Смолуховского связывает средний сдвиг с параметрами дисперсионной среды и с размерами движущихся частиц:

RTt =, (7.1) 3rN A где t - время наблюдения, с;

r - радиус частиц, м;

- вязкость среды, Пас.

Из уравнения следует, что интенсивность броуновского движения возрастает с повышением температуры, уменьшением вязкости среды и размеров частиц.

Следует запомнить, что явление диффузии тесно связано с тепловым движением частиц. Эйнштейн показал, что коэффициент диффузии (D) для сферических частиц имеет вид:

RT D=. (7.2) 6rN A Из уравнения Эйнштейна следует, что коэффициент диффузии зависит от свойства дисперсионной среды и от размеров диффундирующих частиц. С увеличением радиуса частиц, вязкости золей коэффициент диффузии уменьшается, а с ростом температуры увеличивается.

Существует связь между коэффициентом диффузии и средним сдвигом частиц:

= 2 Dt. (7.3) Частицы любой дисперсной системы, находясь в сфере притяжения земли, испытывают действия сил земного притяжения. С другой стороны, взвешенные частицы подвержены диффузии, стремящейся выровнять концентрацию во всех точках системы. При поступлении равновесия, частицы дисперсной фазы определенным образом распределяются относительно поверхности земли. Распределение частиц по высоте при достижении равновесия определяет седиментационную устойчивость коллоидной системы. За меру седиментационной устойчивости принимают гипсометрическую высоту, на которой h - численная концентрация в два раза меньше исходной численной концентрации о на поверхности земли.

Гипсометрическую высоту определяют по формуле:

v rt ln o vh h=, mg где g - ускорение свободного падения;

m - масса частицы.

Седиментационно-устойчивые коллоидные системы - золи, стабилизованные эмульсии могут сохраняться без осаждения долгое время.

Неустойчивые системы - суспензии, нестабилизованные эмульсии, пыли; для них характерен процесс седиментации - оседание частиц без слипания под действием силы тяжести.

Седиментация частиц в жидкой среде подчиняется закону Стокса:

r = Ku, (7.5) где r - радиус оседающих частиц, м;

u - скорость седиментации частиц, м/с;

K - константа, характеризующая дисперсионную среду и дисперсную фазу:

K=. (7.6) 2 ( o ) g Суспензии, встречающиеся в практике, чаще всего полидисперсны, содержат частицы различных размеров. Зная скорость седиментации, можно рассчитать радиусы оседающих частиц. Седиментационный анализ суспензии составляет основу метода расчета кривых распределения вещества суспензии по радиусам частиц. Золи обладают достаточно высокой степенью дисперсности и седиментационно - устойчивы в гравитационном поле. В центробежном поле, создаваемом центрифугой, эти системы становятся неустойчивыми.

Относительное давление фаз дисперсных систем можно наблюдать также под действием электрического поля, что обусловлено наличием на межфазных поверхностях двойного электрического поля (ДЭС), возникающего вещества межфазного взаимодействия. При подготовке данных вопроса следует обратить внимание на современную теорию ДЭС, на теоретические понятия - потенциал поверхности о и потенциал адсорбционного слоя (потенциал Штерна) б.

Коллоидным системам свойственны такие явления, как электрофорез, электроосмос, потенциал течения и потенциал осаждения. Эти явления называются электрокинетическими и объясняются наличием ДЭС на поверхности ядра мицеллы.

При электрофорезе или электроосмосе на границе скольжения между движущейся коллоидной частицей и окружающей средой возникает электрокинетический потенциал () или дзета-потенциал.

Расчет - потенциала частиц осуществляют по уравнению СмолуховскогоГельмгольца:

U o =, (7.7) o E где - вязкость среды;

Uo - линейная скорость движения фаз;

Е - напряженность электрического поля;

о - электрическая постоянная;

- относительная диэлектрическая проницаемость.

Дзета - потенциал всегда меньше о-потенциала на границе твердая частица - дисперсионная среда, обусловленных поверхностным зарядом. Слой ионов, ближайшей к твердой поверхности (адсорбционной), настолько прочно с ней связано, что при положении электрического поля передвигается вместе с ядром, и -потенциал соответствует границе адсорбционного и диффузионного слоев.

Гюккель впервые указал на существование электрофоретического торможения: под дествием внешнего электрическго поля диффузный ионный слой перемещается в направлении, противоположном движению частиц. Происходит поляризация двойного слоя, возникают диполи, электрическое поле которых направлено противоположно направлению внешнего поля, в результате электрофоретическая скорость уменьшается. При наложении электрического поля заряженная частица подвергается также действию электрической релаксации, что приводит к уменьшению электрофоретической скорости.

В основу оптических свойств дисперсных систем положено взаимодействие электромагнитного излучения, обладающего определенной энергией и веществом т.е. дисперсной фазой.

Дисперсные системы ярко окрашены и способны поглощать и рассеивать свет. Это зависит от соотношения размеров частиц и длины волны падающего света. Если радиус частицы по своим размерам значительно превышает длину волны падающего света (r ), то происходит отражение света от поверхности частицы, при этом часть света может испытывать преломление, полное внутреннее отражение и поглощение. Если радиус частицы меньше длины волны падающего света, но соизмерим с ней (r 0,1), то луч, падающий на поверхность частицы, рассеивается во всех направлениях.

Следует обратить внимание на уравнение Релея, связывающего светорассеяние дисперсной системы с её свойствами (численная концентрация частиц, их объем, коэффициент преломления) и с длиной волны падающего света. Уравнение Релея было выведено для «белых» золей, т.е. для неокрашенных дисперсных систем, имеющих форму шара.

Ознакомьтесь с оптическими методами определения размеров и форм частиц золей (нефелометрия, ультрамикроскопия, турбидимтрия).

Явление светопоглощения окрашенными средами описывается уравнением ЛамбертаБера-Бугера, которое в определенных условиях может быть применимо и для золей:

J = J o e cl, (7.8) где J - количество световой энергии, вышедшее после поглощения слоем окрашенной среды;

J0 - количество световой энергии, падающей на слой окрашенной среды;

- константа светопоглощения;

с - концентрация вещества в слое;

l - толщина поглощающего слоя.

J

Так как ln o = D - оптическая плотность, то уравнение (7.8) можно записать так:

J D = cl. (7.9) Оптическая плотность D характеризует ослабление света данной системы в целом, обусловленной как светопоглощением, так и светорассеянием. Если имеем дело с «белыми» золями (латексы, золи AgCl),светопоглощение отсутствует и D обусловлено только светорассеянием, то определение частиц золя возможно турбодиметрическим методом. В этом случае D = = k n, где - мутность, величина, характеризующая способность системы рассеивать свет;

n - показатель дисперсности, изменяется в пределах от 2 до 4 (при n = 4 высокодисперсная коллоидная система обладает рэлеевским светорассеянием, при n = 2 светорассеяние не подчиняется закону Рэлея). Результаты измерения рассчитывают так: по графику lg lg находят показатель n как тангенс угла наклона полученной прямой к оси абцисс. По n определяют средний диаметр частиц золя, используя данные экспериментальной кривой Геллера [n = f(d)].

Раздел 8. Коагуляция, устойчивость и стабилизация дисперсных систем структурообразование в дисперсных системах Нарушение устойчивости жидких дисперсных систем (лиозолей, суспензий и эмульсий) вследствие слипания их частиц называется коагуляцией.

Способность частиц дисперсной фазы сопротивляется слипанию, т.е. образованию агрегатов, была названа Н.П Песковым агрегативной устойчивостью.

Коагуляция коллоидных систем наступает под влиянием различных факторов: введение электролитов, неэлектролитов, замораживание, кипячение, длительное перемешивание, воздействие солнечного света, введение посторонней твердой фазы.

Согласно современным взглядам за агрегативную устойчивость коллоидных систем ответственны электростатический (ионный) фактор и неэлектростатические факторы - структурно-механический, сольватационный, энтропийный.

Причиной устойчивости дисперсных систем, стабилизованных ионным фактором, является диффузно-построенный двойной ионный слой на поверхности коллоидной частицы.

На поверхности ядра мицеллы могут адсорбироваться не только ионы, но и молекулы. Особенно эффективна адсорбция крупных, асимметрично построенных дифильных молекул мыла, моющих веществ, высокомолекулярных соединений. В этом случае на поверхности ядра образуется адсорбционный слой, который защищает частицы от слипания. При большой концентрации адсорбированных молекул мыл или моющих веществ на поверхности частиц и вблизи них начинается мицеллообразование и вторичный процесс - образование мицеллярных структур, придающий адсорбированному слою механическую прочность. Этот фактор стабилизации получил название структурно-механического. В системах, стабилизированных молекулами ПАВ или высокомолекулярных соединений, лиофильность адсорбционного слоя наряду с его структурно-механическими свойствами обеспечивают агрегативную устойчивость дисперсной системы.

Дерягиным и учеными его школы было показано, что при сближении коллоидных частиц наряду с силами электростатической природы (электрическая составляющая расклинивающего давления) проявляются силы отталкивания неэлектрической природы (молекулярная составляющая расклинивающего давления). Им были развиты представления о расклинивающем давлении поверхностных слоев.

Устойчивость коллоидных систем связывают также со стабилизирующим действием адсорбционных слоев за счет изменения энтропии при тепловом движении и взаимном отталкивании гибких макромолекул, способных совершать микроброуновское движение (энтропийный фактор).

Проработанные вопросы кинетики коагуляции: медленной коагуляции при неполной потере агрегативной устойчивости и быстрой коагуляции, соответствующей полной потере агрегативной устойчивости частицами золя.

Современная теория устойчивости и коагуляции коллоидных систем, созданная Дерягиным, Ландау, Фервеем, Овербеком, получила название теории ДЛФО. Согласно этой теории устойчивость системы определяется балансом сил притяжения и отталкивания, возникающих между частицами, находящимися в тепловом броуновском движении, при их сближении.

Молекулярные силы притяжения между частицами обладают большим радиусом действия и играют важную роль в коагуляции. По Гамакеру, энергия притяжения двух сферических частиц зависит от расстояния между ними h по уравнению:

U пр = Аr (12h), для небольших расстояний h r, где r - радиус частицы;

А - константа молекулярных сил Вандер-Ваальса-Гамакера.

Силы отталкивания, возникающие между частицами, обусловлены взаимодействием их поверхностных слоев (ионных или молекулярных). При сближении двух ионостабилизированных частиц силы отталкивания возникают только при перекрытии их ионных слоев. При этом возникает «расклинивающее давление», направленное против сближения и обусловленное электрической силой, существующей в зазоре между частицами.

Потенциальные кривые в координатах энергии взаимодействия частиц - расстоянии между поверхностями частиц U = f(h) дают возможность судить о преобладании тех или иных сил по мере сближения. На малых расстояниях (h = 1,0нм) преобладает притяжение и на кривых U = f(h) образуется первый минимум (первая потенциальная яма). Глубина первого минимума может достигать 20-25 kT. На больших расстояниях (h = 10 100нм) также преобладает притяжение и на потенциальной кривой появляется второй минимум (вторая потенциальная яма), глубина которого невелика и может изменяться от 0 до 5-10 kT.

На средних расстояниях (h = 1-10нм) преобладает отталкивание и на потенциальной кривой возникает максимум - потенциальный барьер отталкивания. Высота барьера изменяется от 0 до 100 kT в зависимости от концентрации электролитов и наличия в системе других стабилизаторов.

Высота потенциального барьера отталкивания и глубина ямы определяет возможность агрегации частиц при их сближении.

Возможны следующие случаи:

1. Если высота барьера и глубина второго минимума невелики ( kT), то частицы сближаются за счет броуновского движения до наименьшего расстояния (~ 0,2 1 нм) с увеличением энергии системы на глубину первого минимума. Такие системы неустойчивы и агрегация частиц необратима.

2. Если высота потенциального барьера велика (kT), а глубина второго минимума мала ( kT), в этом случае частицы не могут преодолеть барьер и расходятся без агрегации. Такие системы агрегативно устойчивы.

3. Если глубина второго минимума велика (~ 5 10 kT), то происходит дальнее взаимодействие частиц.

Частицы соединяются с друг другом через прослойки жидкости и не изменяют свою индивидуальность и дисперсность.

Фиксация частиц во втором минимуме при больших концентрациях дисперсной фазы приводит к образованию коагуляционных структур. Они легко разрушаются при увеличении температуры или механическом воздействии. В системах, у которых потенциал поверхности снижения вследствие недостатка потенциалобразующих ионов и вследствие адсорбции противоположно заряженных ионов, наступает нейтрализационная коагуляция. Концентрационная коагуляция характерна для сильнозаряженных золей и суспензий она связана с сжатием диффузной части двойного слоя при увеличении ионной силы раствора.

Критерии устойчивости сильнозаряженных золей при концентрационной коагуляции подчеркивает важное значение заряда коагулирующего иона:

3 ( kT ) =C 2 6 6, Aez где - порог коагуляции электролита, соответствующий исчезновению энергетического барьера, ммоль/л;

е - заряд электролита;

z - заряд коагулирующего иона;

А - константа Ван-дер-Ваальса-Гамакера;

С - константа уравнения.

Можно выразить зависимость порога коагуляции от заряда противоиона:

k = в z это уравнение подтверждает известное эмпирическое правило Шульце-Гарди по которому коагулирующая сила иона возрастает с зарядом.

При коагуляции смесью электролитов наблюдается явление антагонизма, и синеризма.

Для защиты гидрозолей и гидросуспензий от коагулирующего влияния электролитов применяют защитные вещества - высокомолекулярные соединения и моющие вещества, растворимые в воде (белки, эфиры, целлюлоза, мыла, декстрин, крахмал). Как показал Н.П.Песков, в основе защитного действия лежит адсорбция больших дифильных, асимметричных молекул защитного вещества поверхностно-коллоидных частиц. В результате частицы помимо ионной оболочки будет дополнительно защищена слоем адсорбционных молекул.

В золях, суспензиях, эмульсиях и растворах полимеров и мыл возможен процесс структурообразования, который изменяет вязкость и текучесть системы. Структурообразование, т.е. возникновение внутри дисперсной системы механически прочной сетки, построенной из отдельных ориентированных частиц, - это прежде всего результат неодинаковой лиофильности поверхности частиц, лиофобно-лиофильная мозаичность поверхности частиц обуславливает образование структур при слипании частиц. В пространстве между частицами находятся прослойки дисперсионной среды. При достаточно большой концентрации золя или суспензии может произойти полная потеря текучести. В коллоидных системах частицы, образующие структуру, связаны между собой молекулярными силами, поэтому полученные структуры часто малопрочны и сравнительно легко разрушаются. Для многих структурированных систем характерно явление тиксотропии. Она заключается в том, что структура, разрушаясь при энергичном механическом воздействии (взбалтывание, перемешивание), вновь восстанавливается во времени.

Тиксотропны глины, масляные краски, студни.

Коагулиционные структуры тиксотропны. При действии внешних сил они разрушаются, а после снятия нагрузки вновь восстанавливаются в течение некоторого времени. При действии нагрузки, не вызывающей разрушения, коагуляционные структуры обнаруживают два вида высокоэластичной деформации: быструю (время релоксации 10-3-10-2с) и медленную (время релаксации 10-2-10-3с).

Наряду с коагуляционным структурообразованием возможно образование прочных конденсационно-кристаллизационных структур в процессах отвердения митеральных вяжущих веществ и в растворах высокополимеров. Прочность конденсационныхкристаллизационных структур выше коагуляционных на порядок и более, они не тиксотропны и разрушаются необратимо.

Обратите внимание на то, что структурированные системы приобретают целый комплекс новых реологических свойств. Они не подчиняются закону Ньютона для течения нормально вязких жидкостей в ламинарном режиме течения, они также не подчиняются уравнению Пуазейля, выражающему течение жидкости по капилляру вискозиметра при ламинарном режиме.

Структурированные системы разделяют на структурированные жидкости (неньютоновские жидкости) и твердообразные тела, течение которых наступает только при наложении определенного напряжения. Важно обратить внимание на уравнение Эйнштейна о зависимости вязкости от объемной концентрации дисперсной фазы, понятия относительной, приведенной и характеристической вязкости.

Ребиндером и учеными его школы создана новая отрасль коллоидной химии - физико химическая механика дисперсных структур, которая выясняет механизм образование коагуляционных структур и твердых тел с различными свойствами и изучает механизм их деформации и разрушения.

При ознакомлении со свойствами эмульсий и пен важно усвоить причины их устойчивости и кинетический характер пен. Необходимо понять сущность стабилизующего действия ПАВ, явления солюбилизации, моющего действия мыл. Особое значение имеет представление о критической концентрации мицеллообразования.

Для раствором ВМС характерны признаки коллоидных растворов и специфические, свойственные только им. Растворы ВМС могут переходить в золь при замене растворителя, для них характерно броуновское движение, диффузия, осмос и рассеяние света, а также и адгезия. Растворы ВМС способны набухать и образовывать студни, которые обладают свойствами жидкости (электроосмос, способность течь при определенных условиях) и твердого тела (прочность, эластичность, упругость).

Белки - это специфические ВМС, могут образовывать ДЭС и обладать способностью к электрофорезу.

–  –  –

26-30. Используя данные табл.4 ( - плотность, кг/м3; - диэлектрическая проницаемость; Т - температура), вычислите электрический момент диполя молекулы вещества.

–  –  –

62. Рассчитайте тепловой эффект реакции разложения глюкозы С6Н12О6 (к) = 2С2Н5ОН (ж) + 2СО2 при 298 К и 1,0133105 Па (см. табл. 2 и 3 приложения).

63. Рассчитайте (в Дж/моль) разность между тепловыми эффектами при постоянном давлении (Н) и постоянном объеме (U) реакции СН3СНО (г) + Н2 = С2Н5ОН (ж), протекающей при298 К, а спирт перевести в газообразное состояние?

64. Постройте кривую зависимости теплового эффекта от температуры до 1000 К включительно для реакции С2Н6 = С2Н4 + Н2 (см. табл.3 приложения).

65. На основании эмпирических величин энтальпий образований связей оценить энтальпию изомеризации Н этилового спирта в диметиловый эфир СН3СН2ОН (г) = СН3ОСН3 (г) (см. табл. 4 приложения).

66. Вычислите по энергиям связи теплоту реакции (см. табл.4 приложения) С2Н4 + Н2О (г) = С2Н5ОН (г). Сравните ее с Н, вычисленной через теплоты образования (см.табл.3 приложения).

67-70. Найдите тепловой эффект реакции (а), если известны тепловые эффекты Н реакций (б) (табл.8).

71-82. Вычислите Но, Uо, Gо (энергию Гиббса), Fо (энергию Гельмгольца) для следующих реакций (табл.9). определите, в каком направлении пойдет реакция при стандартном давлении и 298 К (см. табл. 2 приложения).

83-88. Вычислите G298 (стандартную энергию Гиббса), F298 (стандартную энергию o o Гельмгольца) для реакций, приведенных в табл.10. определите, в какую сторону пойдет реакция при данных условиях. Для решения задач используйте данные таблицы 5 приложения.

89. Подсчитайте S испарения 1 моль муравьиной кислоты, если tкип = 100,6оС, а Нисп = 46,1 кДж/моль.

–  –  –

90. Считая Ср N2 равным 7/2 R[R = 8,314 Дж/(мольК)] и постоянным вычислите изменение энтропии при нагревании 5г N2 от 0 до 120оС: а) при постоянном давлении; б) при постоянном объеме.

91. Определите изменение энатальпии, внутренней энергии и энтропии при переходе 1 кг Н2О, взятой при р1 = 1,0133105 Па и Т1 = 298 К, в пар при р2 = 0,3123105 Па и Т2 = 373 К.

Принять Ср (ж) = Сv (ж) = 4,187103 Дж(кгК). удельная теплота испарения Нисп = 2260,98103Дж/кг. Считать пар идеальным газом.

92. В одном из сосудов одинакового объема 5м3 находится 10 кг азота, в другом - 30кг кислорода. В обоих сосудах температура одинакова. Найдите изменение энтропии при диффузии в результате соприкосновения содержимого этих сосудов.

93. Рассчитайте изменение энтропии при превращении 1кг Н2О, взятой при 0оС, пар при110оС. Удельная теплота испарения воды в среднем равна 2255,17103Дж/кг. Удельная теплоемкость жидкой воды равна 4,184103Дж/(кгК). удельная теплоемкость водяного пара при р = const равна 1912 Дж/(кгК).

94. Удельная теплота плавления свинца 24,6106Дж/кг, tпл = 327оС. Определите S для 4 моль свинца (молекула свинца состоит из одного атома).

95. Для химической реакции СО + Н2О СО2 + Н2 при 373 К G298 = - 0

–  –  –

105. Константа равновесия реакции СО + Н2О СО2 + + Н2 при 970 К и р = 1,0133105 Па равна 1. Определите по значению G, в какую сторону пойдет реакция, если исходная реакционная смесь имеет следующий состав (в молярных долях): 45% СО, 15% Н2О, 25% СО2, 15% Н2?

* См. сноску к задаче 106.

106. Для реакции Н2 + О2 Н2О (г) при 298 К Кр=1040 атм-1/2 (Кр = 3,141037Па-1/2)*. В какую сторону смещено равновесие этой реакции в стандартных условиях при 298К? Подсчитайте G298. 0

–  –  –

* Если за стандартное давление принять р0 = 1 атм, то G0 = -RTlnKp, если р0 = 1,01325105 Па, то G0 = 95,828 nT RTlnKp (Kp выражена в Па, R - в кдж/моль).

113. При 30оС степень диссоциации реакции SO2Cl2 и общем давлении 0,5 атм равна 0,2342. Вычислите Кр в системе СИ*.

114. PCl5 диссоциирует по уравнению: PCl5 PCl3+ Cl2. При 500 К и 1 атм 1 м3 равновесной смеси весит 3,133 кг. Вычислите и Кр в системе СИ*.

115. Константа равновесия реакции С2Н5ОН + СН3СООН СН3СООС2Н5 + Н2О равна

4. Сколько эфира получится, если взять 100г спирта и 20г СН3СООН?

116. Определите теплоту перехода ромбической серы в моноклиническую. Температура перехода при давлении 1,0133105 Па 96,7оС, прирост удельного объема составляет 0,0000138 м3/кг, dT/dp = 3,256710-7 град/Па.

117. Определите температура кипения воды при давлении 2,0266105 Па, если удельная теплота испарения Н2О при 100оС равна 2254,757 кДж/кг.

118. Под каким давлением будет кипеть вода при 97оС? Удельная теплота испарения воды 2254,757 кДж/кг.

119. Теплота испарения воды при температуре кипения под давлением 1,0133105 Па равна 2254,757 кДж/кг. Рассчитайте изменение давления пара воды при снижении температуры на 1оС вблизи точки кипения.

120. Давление пара метилового спирта при 20оС равно 12554 Па, а при 40оС - 34551 па.

Определите молярную теплоту испарения.

121. Определите молярную массу пара СН3СООН, если при 90оС давление пара над жидкой СН3СООН равно 39113,38 Па и при 130оС - 138822,10 Па. Удельная теплота испарения при температуре кипения 117,4оС равна 405,848 Дж/кг. Вычислите молярную теплоту испарения. Делением её на удельную теплоту испарения определите молекулярную массу пара и сравните её с молекулярной массой, вычисленной по формуле СН3СООН. Сделайте вывод о характере взаимодействия молекул уксусной кислоты в паре.

122. При 25оС давление паров Н2О составляет 3173,21 Па. Зная температуру кипения Н2О при атмосферном давлении, вычислите среднее значение энтальпии испарения и энтропии испарения при 25оС и температуре кипения.

123-126. Давление пара вещества имеет следующее значение при температуре t (табл.13). Определите графически теплоту испарения и Ткип.

–  –  –

А В А В 155 Бензол Толуол 60 0,5133 0,1853 0,7Бензол » 30 0,1603 0,0489 По 1 кг 157 Хлоро- ССl4 25 0,2653 0,19066 моль ССl4 форм на 3 моль СНCl3 Продолжение таблицы 17 158 Этанол Мета- 20 0,05933 0,11826 - По 0,1 кг нол 159 Хлор- Толуол 80 0,1930 0,3862 0,7 бензол

161. При 25оС давление паров воды равно 0,0316105Па. Чему равно давление паров воды над раствором, содержащим 10 г мочевины в 200г Н2О?

162. Сколько граммов глицерина необходимо добавить в 0,5 кг Н2О, чтобы раствор не замерзал до -0,5оС. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86.

163. Водный раствор этилового спирта, содержащий 8,74 г спирта на 1000г Н2О, замерзает при -0,354оС. Определите молекулярную массу спирта в этом растворе. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86.

164. Раствор, содержащий 1,632 г трихлоруксусной кислоты в 100г бензола, отвердевает на 0,350о ниже, чем бензол. Определите, имеет ли место диссоциация или ассоциация трихлоруксусной кислоты в бензольном растворе и в какой степени. Молекулярное понижение температуры отвердевания бензола (криоскопическая постоянная бензола) равно 5,12.

165. При 100оС давление насыщенных паров SnCl4 равно 0,6626105 Па, а CCl4, 1,93326106 Па. При давлении 1,0133105 па температура кипения SnCl4 114оС и CCl4 77оС.

смесь SnCl4 и CCl4 подчиняется законам идеальных газов. Постройте график давления пара (р, р1, р2) = f (состава смеси) при 100оС.

166. При распределении уксусной кислоты между тетрахлоридом углерода и водой были получены следующие концентрации (кг/м3):

В CCl4 2,92 3,63 7,25 10,7 14,1 В Н2О 48,7 54,2 76,4 93,0 107,0 Определите коэффициент распределения, показатель степени в формуле, описывающей закон распределения. В водном растворе уксусная кислота имеет нормальную молекулярную массу. Определите молекулярную массу уксусной кислоты в CCl4.

167. Этанол и метанол образуют почти идеальные растворы. При 20оС давление пара этанола равно 0,05933105 Па, а метанола - 0,11826105 Па. Рассчитайте: а) молярные доли метанола и этанола в растворе, полученном при смешивании по 100 г каждого; б) парциальные давления и общее давление пара раствора; в) молярную долю метанола в паре.

168. Эквивалентная электрическая проводимость 0,00102 н. СН3СООН равна при 25оС 4,815 Смм2кг-экв-1. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении 39,06 Смм2кг-экв-1. Рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации и константу диссоциации.

169. Вычислите эквивалентную электрическую проводимость 0,05н СН3СООН при 25оС, если известно, что при бесконечном разведении 39,10 Смм2кг-экв-1 и Кдис = 1,810-5.

170. Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора бромида таллия при 20оС равна 2,15810-2 Смм-1. Эквивалентная электрическая проводимость этой соли при бесконечном разбавлении 13,83 Смм2кг-экв-1. Вычислите растворимость бромида таллия.

171. Удельная электрическая проводимость раствора NH4OH при С1 = 0,0109 кмоль/м3

-2 -1 3 -2 -1 = 1,2210 Смм ; при С2 = 0,0219 кмоль/м = 1,7310 Смм. Рассчитайте соответствующие указанным концентрациям раствора значения эквивалентных электрических проводимостей, степеней диссоциации и концентрации ионов гидроксила. Определите также значение константы диссоциации данного электролита. Для NH4OH = 27,1 Смм2кг-экв-1.

172. При 18оС эквивалентная электрическая проводимость иодистоводородноё кислоты при бесконечном разбавлении = 38,4 Смм2кг-экв-1, а удельная электрическая проводимость HI (C = 0,406 кг-экв/м3) = 13,3210-2 Смм-1. Каково значение активности ионов водорода в растворе?

173. Эквивалентная электрическая проводимость при 25оС раствора уксусной кислоты при разведении 32м3 равна 0,92 Смм2кг-экв-1, = 38,9 Смм2кг-экв-1. Определите константу диссоциации.

174. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении пикрата калия при 25оС равна 10,397 Смм2кг-экв-1, подвижность иона К+ 7,358 Смм2кг-экв-1. Вычислите подвижность пикрат-иона и его число переноса.

175. Растворимость умеренно растворимого ферроцианида кобальта Со2Fe(СN)6 определялось измерением удельной электрической проводимости в насыщенном растворе. Найдено, что при 25оС насыщенный раствор имеет удельную электрическую проводимость 2,0610-4 Смм-1, в то время как удельная электрическая проводимость используемой воды была 4,110-5 Смм-1. Подвижность иона Со2+ 4,3 Смм2кг-экв-1. Определите растворимость Со2Fe(CN)6 в воде при 25оС.

176. Водный раствор LiX концентрации 0,1 кмоль/м3 имеет удельную электрическую проводимость 0,9 Смм-1 при 25оС. Ионная электрическая проводимость Li+ 3,95 Смм2кгэкв-1. Определите эквивалентную электрическую проводимость раствора и ионную электрическую проводимость аниона Х-.

177. Удельная электрическая проводимость водного раствора пропионовой кислоты СН3СН2СООН при концентрации 1% по массе и температуре 298,2К составляет 4,7910-5 Смм-1. Считая, что плотность раствора равна 1103 кг/м3, рассчитайте рН этого раствора, если H = 34,98 Смм2кг-экв-1, а + <

C H COO = 3,58 Смм2кг-экв-1.

178. Определите для NH4OH на основании следующих данных: Ва(ОН)2 = 22,88;

= ВаCl2 = 12,03; NH4Cl = 12,98 Смм2кг-экв-1.

179. Абсолютные скорости движения ионов Са2+ и NO3- при градиенте потенциала 100 В/м соответственно равны 6,210-8 и 7,410-8 м2с-1В-1. Определите числа переноса Са2+ и NO3- в растворе нитрата кальция.

180. Эквивалентная электрическая проводимость 0,00102 н. СН3СООН при 25оС равна 4,815 Смм2кг-экв. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении 39,06 Смм2/моль. Рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации и константы диссоциации.

181. Вычислите эквивалентную электрическую проводимость 0,05 н. СН3СООН при 25 С, если известно, что 0=39,10 Смм2/моль и Кдис = 1,810-5.

о

182. Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора бромида таллия при 20 С равна 2,15810-2 Смм-1, удельная электрическая проводимость воды, применяемой о для опыта, -0,04410-4 Смм-1. Эквивалентная электрическая проводимость этой соли при бесконечном разведении равна 13,8310-3 Смм2моль-1. Вычислите растворимость бромида таллия.

183. При 18оС эквивалентная электрическая проводимость иодоводородной кислоты при бесконечном разведении 0 = 38,4 Смм2моль-1, а удельная электрическая проводимость HI (С = 0,40610-3 моль/м3) = 13,3210-2 Смм-1. Каково значение активности ионов водорода в растворе?

184. В растворе NH4Cl число переноса аниона Cl- na = = 0,491. Рассчитайте абсолютную скорость и подвижность катиона, если эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении равна 14,9 Смм2кг-экв-1.

185. Вычислите кажущуюся константу ионизации уксусной кислоты, ионная сила которой 0,01 при 25оС, предположив, что jна = 1. Термодинамическое значение константы ионизации равно 1,7510-5.

186. Вычислите концентрацию ионов водорода и рН водного раствора уксусной кислоты при 25оС, содержащей 0,1 кмоль/м3, Ка = 1,7510-5.

187. Ag2CrO4 (т) = 2Ag+ + CrO4. Вычислите произведение растворимости Ag2CrO4,

–  –  –

* Размерность констант для реакций 1-го, 2-го и 3-го порядков соответствует мин-1, мин-1. (кмоль/м3); мин-1. (кмоль/м3)2.

240. При взаимодействии равных концентраций NO2 и CO (0,5 моль/л) при 435 К через 1 ч было обнаружено 0,05 моль/л СО2. При какой температуре количество СО2 будет вдвое больше при тех же условиях, если Еа = 122,42 кДж/моль?

241. Во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры от 25 до 100 С, если энергия активации равна 125,61106 дж/моль?

о

242. Реакция первого порядка протекает на 30% при 25оС за 30 мин, а при 40оС за 5 мин. Определите энергию активации.

243.Используя уравнение Ленгмюра, вычислите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхности раздела водный раствор - воздух при 293 К и концентрации 0,1 кмоль/м3, если известны константы уравнения Шишковского: а = 12,810-3; b = 7,16.

244. Рассчитайте поверхностную активность валериановой кислоты на границе её водного раствора с воздухом при 353 К и концентрации 0,01 кмоль/м3 по константам Шишковского: а = 17,710-3 и b = 19,72.

245.Опредлите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхнсти раздела водный раствор - воздух при 273 К и концентрации 0,5 кмоль/м3 по константам Шишковского:

а=12,510-3 и b = 7,73.

246. Для водного раствора пропилового спирта определены следующие значения констант уравнения Шишковского (при 293 К): а = 14,410-3 Н/м, b = 6,6. Вычислите поверхностное натяжение раствора с концентрацией, равной 1кмоль/м3. При этой температуре H2 O = 72,53 10 3 Н/м.

247. Определите площадь, приходящуюся на одну молекулу в насыщенном адсорбционном слое анилина на поверхности его водного раствора, если предельная адсорбция Г = 6,010-9 кмоль/м2.

248. Вычислите по формуле Ленгмюра величину адсорбции изоамилового спирта из раствора концентрации 0,1 кмоль/м3 на поверхности раздела водный раствор-воздух при 292 К по данным константам: Г = 8,710-9 кмоль/м2; b=42.

249. Какова площадь, приходящаяся на одну молекулу изомаслянной кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух, если предельная адсорбция Г = 5,4210-9 кмоль/м2?

250. Вычислите поверхностное натяжение глицерина, если в капилляре с радиусом r = 0,410 м он поднялся на высоту h = 26,810-3 м. Плотность глицерина = 1,26103 кг/м3.

-3

–  –  –

тайте и постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле в пределах следующих равновесных давлений газа: от 10102 до 400102 Па.

263. Постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 231оС и определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные:

Равновесное давление 10,0 44,8 100,0 144,0 250, 452,0 р10-2, Па Адсорбция Г103, кг/кг 32,3 66,7 96,2 117,2 145,0 177,0

264. Используя константы эмпирического уравнения Фрейндлиха К = 1,610-3 и 1/n = 0,48, постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 271оС в интервале давлений от 2102 до 30102 Па.

265. Вычислите удельную поверхность раздела фаз гидрозоля полуторного сульфида мышьяка As2S3, средний диаметр частиц которого 12010-9 м, а их плотность =3,43103 кг/м3 (ответ дайте в м-1 и м2/кг).

266. Определите удельную поверхность раздела фаз суспензии каолина (плотность которого = 2,5103 кг/м3), если её частицы принять шарообразными и средний диаметр частиц считать равным 0,510-6 м. Суспензию считать монодисперсной.

267. Смесь из 250 мл 0,07%-ного водного раствора метилового оранжевого и 0,209 мл минерального масла встряхивалась до образования эмульсии со средним диаметром капель масла 4,3510-7 м. После адсорбции на поверхности капель концентрация метилового оранжевого в растворе уменьшилась на 0,032%. Определите адсорбцию метилового оранжевого на поверхности капель эмульсии по экспериментальным данным и на основе теоретического расчета по уравнению Гиббса. Зависимость поверхностного натяжения водного раствора метилового оранжевого от концентрации приведена ниже:

С,% 0 0,018 0,036 0,073 103, Дж/м2 48 44,49 42,81 40,41

Формула метилового оранжевого:

HO3S - C6H4 -N = N - C6H4 - N(CH3)2

268. После перемешивания 110-3 кг порошка костяного угля с 110-4 м3 раствора метиленового голубого с концентрацией 10-4 кмоль/м3 равновесная концентрация последнего равна 0,610-4 кмоль/м3. Если навеску угля удвоить (210-3 кг), равновесная концентрация раствора становится равной 0,410-4 кмоль/м3. Используя уравнение Лэнгмюра, рассчитайте удельную поверхность угля. Площадь молекулы метиленового голубого в монослое равна 6510-20м2.

269. Раствор пальмитиновой кислоты С16Н32О2 в бензоле содержит 4,24 г/л кислоты.

После нанесения раствора на поверхность воды бензол испаряется и пальмитиновая кислота образует мономолекулярную пленку. Какой объем раствора кислоты требуется, чтобы покрыть мономолекулярным слоем поверхность S = 500 см2. Площадь молекулы пальмитиновой кислоты в монослое Sмол = 2110-20 м2.

270. Вычислите удельную поверхность катализатора Sуд, на которой при образовании монослоя адсорбируется 103 см3/г азота при р = 1,0133105 Па и 273К. Эффективная площадь, занимаемая молекулой азота в монослое, равна 16,210-20м2.

271. При 273К и соответствующем давлении 1 кг активированного угля адсорбирует следующее количество азота:

–  –  –

288-293. При исследовании золя методом поточной ультрамикроскопии ДерягинаВласенко в объеме золя V м3, протекшем через счетное поле микроскопа, подсчитано n частиц. Определите средний размер частиц по данным табл.23.

–  –  –

Подставляя данные в уравнение, вычисляем четыре значения r и r : r1=5,7310-2; r2 = 5,7610-2; r3 = 5,7010-2; r4 = 5,7210-2; r =5,7310-2 м3/кмольс-1.

Задача 26. Константа скорости разложения изменяется с температурой следующим образом:

–  –  –

ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ

Какие виды поляризации вам известны и как они зависят от температуры?

1.

Как различные виды поляризации зависят от частоты поля?

2.

Как рассчитать молярную рефракцию по правилу аддитивности? Как при помощи молярной рефракции рассчитать радиус молекулы?

Как с помощью рефракции определить структуру молекулы?

4.

Приведите формулы для расчёта молярной и удельной рефракции. Укажите размерность.

5.

Молярная поляризация которого полярного вещества зависит от температуры и значительно отличается от молярной рефракции. Объясните это явление.

Электромагнитная теория света утверждает, что e=n2 (e – диэлектрическая проницаемость, n – коэффициент преломления). Для о-дихлорбензола при частоте 106 Гц e=7,47, n=1,5518, e/n.101,3=Объясните противоречие между теоретическими и опытными данными.

Какие факторы определяют полярность молекулы в целом?

8.

Охарактеризуйте междипольное и иондипольное взаимодействия.

9.

Что такое диполь? Какова разница между индуцированным и постоянным диполями?

10.

Какие длины волн и энергии квантов соответствуют вращательному, колебательному и электронному спектрам?

Полярное газообразное вещество, молекулы которого состоят из двух атомов, поглощает излучение 12.

41,9 см-1. Какие виды движения будут возбуждены у таких молекул?

На какую величину может меняться вращательное квантовое число двухатомной молекулы при 13.

взаимодействии с электромагнитным излучением?

В спектре комбинационного рассеяния двухатомных молекул наблюдаются три линии: классического рассеяния, стоксова и антистоксовая. Объясните причины их возникновения и как они различаются по интенсивности?

Напишите выражение для энергии колебательного движения двухатомной молекулы.

15.

Напишите выражение для энергии вращательного движения двухатомной молекулы.

16.

Что такое момент инерции и как его можно определить для двухатомной молекулы по спектральным 17.

данным?

Что такое нулевая колебательная энергия?

18.

Какие значения может иметь колебательное квантовое число?

19.

Приведите примеры полярных и неполярных газообразных веществ. Чем отличается их поведение в 20.

электрическом поле?

Приведите примеры компенсации электрических моментов диполей у молекул органических веществ.

Как вычисляется приведённая масса двухатомных молекул?

22.

Рассмотрите схему вращения двухатомных молекул.

23.

Опишите явление комбинационного рассеяния света.

24.

Напишите выражение для частоты собственных колебаний двухатомной молекулы и объясните 25.

смысл входящих в неё величин.

Опишите явление ассоциации полярных молекул в растворах. Приведите примеры ассоциированных 26.

молекул.

Какая поляризация называется деформационной?

27.

Какие формулировки первого закона термодинамики вам известны? Напишите математическое выражение первого закона термодинамики.

Что называется термодинамической системой? Какие системы считаются изолированными?

29.

Что называется обратимым и необратимым процессом? Приведите примеры.

30.

Сформулируйте определение внутренней энергии системы.

31.

Перечислите все известные вам функции состояния.

32.

Что называется тепловым эффектом реакции?

33.

Чему равна работа расширения одного моля идеального газа при изобарном, изохорном и изотермическом процессах?

Что называется удельной, молярной, средней и истинной теплоёмкостью?

35.

Какова связь между энтальпией и внутренней энергией системы? Студент сделал ошибочный вывод.

36.

Он написал, что при испытаниях в калориметрической бомбе H = U+pV. Так как в калориметрической бомбе V=0 (V=const), то H=U. Объясните, почему этот вывод неправильный.

Сформулируйте закон Гесса и следствия из него.

37.

Что называется стандартной теплотой образования?

38.

Что называется стандартной теплотой сгорания?

39.

Стандартная теплота образования митилиодида CH3I(ж) H=8,4 кДж/моль. Напишите уравнение реакции, к которой относится этот тепловой эффект.

Как рассчитывается стандартный тепловой эффект из стандартных теплот образования и сгорания?

41.

Укажите, каково соотношение между изменениями энтальпии H и U внутренней энергии для реакции C2H6(г)=С2H4(г)+H2 при 500 К. Что больше?

Каково соотношение молярных теплоёмкостей Cp и Cv для идеального газа?

43.

Какова связь между тепловым эффектом при постоянном объёме и постоянном давлении?

44.

Напишите уравнение (в дифференциальном виде) зависимости теплового эффекта от температуры.

45.

(Закон Кирхгофа.) Приведите приближённое интегрирование закона Кирхгофа.

46.

В каком случае можно считать, что тепловой эффект химической реакции прямо пропорционален 47.

температуре?

Для некоторой химической реакции изменение теплоёмкости, как функции температуры, выражается уравнением cp=a+bT+cT2. Величины a, b, c больше нуля. Изобразите схематически график зависимости теплового эффекта этой реакции от температуры (в том температурном интервале, для которого справедливо это уравнение).

Изменение теплоёмкости в ходе реакции в некотором интервале температур меньше нуля. Как изменяется тепловой эффект этой реакции при повышении температуры в данном интервале?

Изменение теплоёмкости в ходе реакции в некотором интервале температур больше нуля. Как изменяется тепловой эффект этой реакции при повышении температуры в данном интервале?

Какие формулировки второго закона термодинамики вам известны?

51.

Напишите аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых 52.

процессов.

Напишите аналитическое выражение объединённого (первого и второго) законов термодинамики 53.

для обратимого и необратимого процессов.

Как определить изменение энтропии в процессе фазового превращения (испарение, плавление, возгонка)?

Напишите математическое соотношение между энтропией и теплотой необратимого процесса.

55.

Напишите математическое выражение второго закона термодинамики для бесконечно малого изменения состояния в обратимом и необратимом процессах в изолированной системе.

В каком соотношении находятся молярные энтропии трёх агрегатных состояний одного и того же 57.

вещества: пара, жидкости, твёрдого тела. Что больше?

Как по изменению энтропии в изолированной системе определить состояние равновесия?

58.

Можно ли судить по значению энтропии о направлении процесса в неизолированной системе?

59.

Как связана энтропия с термодинамической вероятностью системы? Приведите формулу Больцмана 60.

– Планка.

Почему второй закон термодинамики имеет статистический характер?

61.

Какие вы знаете характеристические функции и термодинамические потенциалы?

62.

При каких условиях внутренняя энергия может служить критерием направления процесса?

63.

При каких условиях энтальпия является критерием самопроизвольного процесса? Каково её изменение в этих условиях?

В некотором самопроизвольно протекающем изобарно-изотермическом процессе энтропия убывает.

65.

Сопоставьте изменение энергии Гиббса G и теплового эффекта процесса H. Что больше?

Какие функции состояния определяют направление процесса в неизолированной системе, если процесс протекает при постоянных V и T; p и T?

Какова связь между изменениями энергии Гиббса и энергии Гельмгольца F для одного моля при 67.

изотермическом расширении идеального газа от объёма V1 до объёма V2?

Чему равно значение dG и какой знак имеет d2G в состоянии равновесия?

68.

Этилен C2H4 перевозится в баллонах или цистернах. Для реакции C2H4 (г)2C (графит)+2H2 (г) при 69.

25°C G=–67 кДж/моль. Является ли разложение самопроизвольным? Идёт ли разложение при комнатной температуре? Объясните кажущееся противоречие между ответами.

Как изменяется энергия Гельмгольца при растворении сахара в воде?

70.

Для процесса анаэробного типа питания C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 G0= –243,63 кДж/моль, а для 71.

аэробного типа питания C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O G0= –2872,3 кДж/моль. Какой процесс является наиболее эффективным с точки зрения использования -D-глюкозы?

Что такое химический потенциал? Напишите условие равновесия между фазами при постоянной 72.

температуре и давлении.

К какому значению стремится энтропия правильно образованного кристалла при приближении температуры к абсолютному нулю?

Приведите зависимость химического потенциала компонента от его концентрации.

74.

Приведите характеристику химического равновесия.

75.

Выразите константу равновесия через степень диссоциации и давление.

76.

Сформулируйте закон действующих масс.

77.

Напишите уравнение изотермы химической реакции Ванн Гоффа и объясните, какие вопросы можно 78.

решать, применяя его.

Какие факторы влияют на константы равновесия Kp и Kc, если систему рассматривать как идеальную?

Kp' – константа равновесия реакции 3/2H2+1/2N2NH3, а Kp'' – константа равновесия реакции 80.

3H2+N22NH3. Напишите количественное соотношение между Kp' и Kp''.

Напишите уравнение изотермы реакции H2+Br2 2HBr (все 81.

вещества находятся в идеальном газообразном состоянии).

Напишите выражение для соотношения между Kp и Kc для реакции 2CO2 (г)2CO+O2.

82.

Выразите константу равновесия Kp реакции 2SO2+O2 2SO3 через парциальные давления реагирующих веществ.

При определённой температуре общее давление в равновесной системе Ca(OH)2 (т)CaO (т) + H2O 84.

(г) равно p. Выразите константу равновесия Kp этой реакции через общее давление.

Изменятся ли и как степени диссоциации HCl и H2O в следующих реакциях:

85.

2HClH2+Cl2; 2H2O2H2+O2 при повышении общего давления?

Напишите уравнение зависимости константы химического равновесия от температуры в дифференциальной форме и проанализируйте его.

Зависит ли и как константа равновесия от температуры и давления?

87.

Каково соотношение между константами равновесия Kp и Kc химической реакции A+B=C+D, если 88.

все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии?

Зависимость константы равновесия от температуры можно выразить следующим уравнением: Kp= – 89.

600/Т+5,407. Выделяется или поглощается теплота в ходе реакции?

Как влияет понижение давления на равновесие реакции 2Cl+2H2O (г)4HCl+O2, если все вещества 90.

находятся в идеальном газообразном состоянии?

Как влияет на равновесный выход продуктов рост общего давления и температуры в следующей экзотермической реакции: 1/3A(г) + 1/4B(г) 1/5С(г) + 1/7D(г)?

Для реакции H2 + 1/2O2 H2O (г) при 298 K Kp=3,14*1037 Па-1/2. В какую сторону смещено равновесие при 298 K в стандартных условиях?

Перечислите способы расчёта константы равновесия.

93.

Сформулируйте общее термодинамическое условие фазового равновесия.

94.

Что называется фазой? Приведите примеры.

95.

Что называется компонентом? Приведите примеры.

96.

Что такое число термодинамических степеней свободы?

97.

Что такое тройная точка на диаграмме состояния однокомпонентной системы?

98.

Напишите правило фаз Гиббса для системы, на которую из внешних факторов влияют только давление и температура.

Чему равно число термодинамических степеней свободы однокомпонентной системы, содержащей 100.

жидкую и твёрдую фазы в состоянии равновесия?

Изобразите диаграмму состояния воды в координатах p=f(T) и укажите области сосуществования 101.

фаз.

Напишите уравнение Клапейрона – Клаузиуса и проанализируйте его.

102.

Путём анализа уравнения Клапейрона – Клаузиуса объясните, почему давление насыщенного пара 103.

над жидкой фазой растёт с увеличением температуры.

Начертите график, которым необходимо воспользоваться для графического расчёта теплоты испарения, напишите соответствующую формулу.

Укажите максимальное количество фаз однокомпонентной системы, которые могут одновременно 105.

находиться в состоянии термодинамического равновесия.

Приведите математическое выражение закона распределения, учтите ассоциацию или диссоциацию 106.

молекул.

Приведите диаграмму системы, компоненты которой образуют твёрдые растворы.

107.

Что представляет собой термический анализ?

108.

Нарисуйте диаграмму состояния с простой эвтектикой и объясните её.

109.

Что представляет собой кривая на фазовой диаграмме воды, полученная продолжением кривой давления насыщенного пара влево от тройной точки?

Что называется насыщенным паром жидкости?

111.

Сформулируйте правило фаз Гиббса.

112.

Сформулируйте закон Рауля и напишите его математиеское выражение.

113.

Почему давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым 114.

растворителем?

объясните причину положительных и отрицательных отклонений от закона Рауля.

115.

Объясните, почему даже в неидеальных растворах, если они достаточно разбавлены, давление насыщенного пара подчиняется I закону Рауля.

Почему растворы электролитов не подчиняются закону Рауля?

117.

Почему растворы электролитов не подчиняются закону Вант-Гоффа для осмотического давления?

118.

Покажите графически зависимость понижения температуры замерзания раствора Tзам и повышения 119.

температуры кипения Tкип по сравнению с чистым растворителем от концентрации.

Укажите, какими свойствами и какого компонента – растворителя или растворённого вещества – определяются криоскопическая и эбуллиоскопическая постоянные.

Сформулируйте первый закон Коновалова; проиллюстрируйте его диаграммой состояния в координатах p=f (состава) при T=const и T=f (состава) при p=const.

Сформулируйте второй закон Коновалова, проиллюстрируйте его диаграммой состояния в координатах p=f (состава) при T=const и T=f (состава) при p=const.

Что такое критическая точка смещения и для каких жидкостей она характерна?

123.

Чем определяется растворимость газов в жидкостях?

124.

Постройте диаграмму зависимости давления пара от температуры для воды и разбавленных водных 125.

растворов и проанализируйте её.

Что такое азеотропные смеси?

126.

Что называется идеальным раствором?

127.

Начертите график зависимости общего и парциального давления пара от состава для бинарных смесей и проанализируйте его.

У какого из двух водных 0,005М растворов – раствора глюкозы или раствора сульфата натрия – осмотическое давление (при одинаковой температуре) больше? Почему?

Как зависит растворимость газов в жидкостях от давления?

130.

Сформулируйте закон Генри. Укажите области применения.

131.

Влияет ли и как ассоциация молекул растворённого нелетучего вещества на давление насыщенного 132.

пара растворителя?

Каково термодинамическое условие самопроизвольного образования истинного раствора при постоянных p и T?

Изложите кратко теорию электролитической диссоциации Аррениуса.

134.

Что называется степенью электролитической диссоциации, изотоническим коэффициентом i ? Как 135.

они связаны между собой?

Что называется удельной и эквивалентной электрической проводимостью электролита? В каких 136.

единицах они выражаются?

Объясните ход зависимости удельной электрической проводимости от концентрации.

137.

Объясните ход зависимости эквивалентной электрической проводимости от разведения для слабых 138.

и сильных электролитов.

Меняется ли константа диссоциации электролита с ростом диэлектрической проницаемости растворителя, если растворители близки по свойствам?

Выразите константу диссоциации угольной кислоты H2CO3 через степень диссоциации и общую 140.

концентрацию электролита C.

Зависит ли активность от способа выражения концентрации?

141.

Какие ионы обладают наибольшей подвижностью в водных растворах и почему?

142.

Что такое коэффициент активности? При каких условиях вместо активности можно употреблять 143.

концентрацию?

Какие свойства растворителя являются определяющими в его способности ионизировать растворённое вещество?

Что называется активностью? Какова связь активности с концентрацией?

145.

Выведите уравнение закона разведения Оствальда для бинарного электролита.

146.

Как трактуется закон независимого движения ионов Кольрауша?

147.

Как связаны между собой удельная (См *м-1) и эквивалентная (молярная) электрические проводимости (См *м * моль-1)?

Эквивалентная (молярная) электрическая проводимость при бесконечном разведении при 25°C для 149.

водных растворов CH2ClCOOH и CH2ClCOONa составляет соответственно 38,95* 10-3 и 8,98* 10-3 См * м2 * мольхотя кислота – слабый, а соль – сильный электролит. В чём причина такой большой разницы 0?

Две одноосновные органические кислоты при одинаковой молярной концентрации имеют степени 150.

диссоциации: первая – 0,2, вторая – 0,5. Константа диссоциации какой кислоты больше и во сколько раз?

Значения pK для хлорной и азотной кислот в уксусной кислоте соответственно равны 4,95 и 9,38.

151.

Какая из этих двух кислот в данном растворителе является более сильной?

Изложите кратко основные положения теории сильных электролитов.

152.

Напишите математическое выражение предельного закона Дебая – Гюккеля для 0,01 н. водного раствора Co(NO3)2.

Какая реакция (окисления или восстановления) протекает на положительном электроде гальванического элемента?

Чему равна ионная сила для 0,1 н. водного раствора Ca(NO3)2?

155.

Чему равна ионная сила для 0,01 н. водного раствора CaCl2?

156.

Объясните смысл кажущейся степени диссоциации у сильных электролитов.

157.

Сформулируйте правило ионной силы.

158.

Приведите примеры электродов I и II рода.

159.

Каково устройство водородного электрода? Какая реакция протекает на водородном электроде? Напишите уравнение, по которому вычисляется его потенциал.

Как устроен каломельный полуэлемент? Какая реакция протекает на электроде при его работе, каким соотношением определяется его потенциал?

Что такое стандартный электродный потенциал? Что такое электрохимический ряд напряжений металлов?

Напишите уравнение Нернста для окислительно-восстановительного электрода, на котором протекает реакция Fe3++Fe2+.

Как изменится потенциал водородного электрода при увеличении давления водорода?

164.

Какие количественные законы электролиза вам известны? Что такое выход по току?

165.

Температурный коэффициент обратимого гальванического элемента меньше нуля. Определите, выделяется или поглощается теплота при работе этого элемента?

От чего зависит величина стандартной ЭДС гальванического элемента?

167.

Для гальванического элемента, работающего в обратимых условиях, ЭДС при 25°C больше, чем 168.

при0°C. С выделением или поглощением теплоты работает этот элемент?

Что называется стандартной ЭДС?

169.

Опишите устройство элемента Якоби – Даниэля. Примените формулу Нернста для вычисления его 170.

ЭДС.

Какие гальванические элементы называются концентрационными, по какому уравнению вычисляется их ЭДС?

Какие электроды называются окислительно-восстановительными и по какому уравнению вычисляется их потенциал?

Что такое потенциал разложения и перенапряжения?

173.

В каком случае знак ЭДС гальванического элемента считается положительным?

174.

Какие константы и экспериментальные данные надо знать, чтобы подсчитать электрическую работу, 175.

совершаемую гальваническим элементом?

Что называется кинетикой? Приведите определение средней и истинной скорости химической реакции.

Как изменяются скорость химической реакции и концентрация реагирующих веществ во времени?

177.

Что такое константа скорости?

178.

Что такое молекулярность химической реакции? Перечислите кинетическую квалификацию химических реакций на основе их молекулярности.

По какому признаку реакции разделяются на порядки? В чём отличие молекулярности реакции от 180.

порядка?

Приведите и проанализируйте кинетические уравнения изменения концентрации реагирующих веществ для реакции первого порядка.

Приведите и проанализируйте кинетические уравнения изменения концентрации реагирующих веществ для реакции второго порядка.

Какая из односторонних реакций заканчивается быстрее при одинаковых исходных концентрациях и 183.

одинаковых константах скорости; реакция первого или второго порядка?

Что такое период полупревращения и как он связан с константой скорости для реакции первого и 184.

второго порядка?

Зависит ли и как от исходных концентраций реагирующих веществ период полупревращения для 185.

реакции первого и второго порядка?

Какие методы применяются для определения порядка реакций?

186.

Как влияет температура на скорость химических реакций? Приведите график.

187.

Рассмотрите зависимость скорости химических реакций от температуры. Поясните смысл величин, 188.

определяющих эту зависимость.

Что называется энергией активации? Укажите её физический смысл.

189.

На основании каких данных рассчитывается энергия активации?

190.

Две реакции одинакового порядка имеют одинаковые предэкспоненциальные множители. Разность 191.

энергий активации E2 – E1=80 кДж/моль. Рассчитайте отношение констант скорости K2/K1 при 434 К.

Термостат даёт ошибку термостатирования ±1 К при 500 К. Какова ошибка экспериментатора при 192.

определении скорости, если энергия активации реакции 167,6 Дж/моль?

На основании, каких данных рассчитывается энергия активации?

193.

Какую размерность имеет константа скорости реакции первого порядка?

194.

Какую размерность имеет константа скорости реакции второго порядка?

195.

Какие реакции называются параллельными? Приведите примеры.

196.

Приведите примеры последовательных реакций. Постройте график зависимости концентрации веществ от времени (в последовательной реакции).

Рассмотрите основные положения теории активных соударений.

198.

Что такое активированный комплекс (в теории переходного состояния)?

199.

Какой физический смысл имеет представление об энтропии активации в теории переходного состояния?

Перечислите характерные признаки и особенности цепных реакций.

201.

Что такое катализ и катализаторы?

202.

Перечислите основные признаки и особенности гомогенного и гетерогенного катализа. Приведите 203.

примеры.

Как влияет катализатор на энергию активации?

204.

В чём суть мультиплетной теории катализа?

205.

Роль поверхности катализатора при гетерогенном катализе? Приведите примеры.

206.

Как проявляется специфичность катализатора в гомогенном и гетерогенном катализе?

207.

Что такое стерический фактор и чем он определяется в теории переходного состояния?

208.

Приведите примеры цепной реакции с неразветвлённой цепью.

209.

Рассмотрите протекание реакций с разветвлённой цепью.

210.

К какому типу цепной реакции относится окисление жиров при контакте их с воздухом?

211.

Что такое фотохимические реакции?

212.

В чём заключается закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна?

213.

Какие реакции называются автокаталитическими? Приведите примеры.

214.

Что такое ингибиторы? Приведите примеры реакций, которые можно затормозить с помощью ингибиторов.

Какие вещества называются инициаторами химических реакций?

216.

Что такое ферменты? Какие ферменты вы знаете?

217.

Что такое свободные радикалы? Как их можно получить?

218.

Какие реакции называются радиационно-химическими?

219.

Какие излучения преимущественно используют в радиационной химии?

220.

Охарактеризуйте предмет коллоидной химии. Какие вопросы она изучает?

221.

Дайте характеристику отличительных признаков дисперсных систем: гетерогенность, раздробленность.

Место коллоидно-химических процессов в пищевой технологии.

223.

Покажите связь коллоидной химии с защитой окружающей среды.

224.

Что такое удельная поверхность и дисперсность? Как выражается концентрация дисперсной фазы?

225.

Приведите классификацию, обозначения и название дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Охарактеризуйте коллоидные (высокодисперсные) системы как разновидность дисперсных систем.

227.

Приведите классификацию дисперсных систем в зависимости от размера частиц и вида дисперсной 228.

фазы.

В чём отличие монодисперсной системы от полидисперсной? Как определить размеры частиц неправильной формы (привести к одному эквивалентному размеру)?

Укажите особенности высокодисперсных систем.

230.

Объясните происхождение термина коллоидная химия.

231.

Какова роль дисперсных систем и коллоидных процессов в природе и технике?

232.

Что такое диализ?

233.

Какая дисперсность характерна для коллоидных систем?

234.

Перечислите признаки дисперсных систем.

235.

Что называется удельной поверхностью системы?

236.

Сравните размерность дисперсности и удельной поверхности.

237.

Какие системы называются полидисперсными?

238.

Как произвести разделение суспензий на фракции?

239.

Что такое ультрафильтрация?

240.

Как выразить дисперсность через диаметр шарообразных частиц?

241.

Как можно классифицировать дисперсные системы по размерам частиц?

242.

Приведите классификацию дисперсных систем по взаимодействию между дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Чем вызвана нескомпенсированность межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз?

244.

Укажите причины появления избытка поверхностной энергии. Что такое удельная свободная поверхностная энергия?

Что такое поверхностное натяжение и как его можно выразить через термодинамические функции 246.

состояния?

Как выразить изменение энергии Гиббса для поверхности раздела фаз?

247.

Сформулируйте принцип снижения поверхностной энергии за счёт уменьшения поверхности раздела фаз и поверхностного натяжения.

Почему появляется внутреннее давление у частиц дисперсной фазы и как его определить при помощи формулы Лапласа?

Объясните причину интенсификации химических, физических и других процессов в связи с раздробленностью и кривизной частиц дисперсной фазы.

Что такое адгезия, аутогезия и когезия?

251.

Дайте характеристику равновесной работы адгезии как компенсации избытка свободной поверхностной энергии.

Что такое краевой угол смачивания и как он определяется?

253.

Что такое адгезия жидкости и смачивание, гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные 254.

(лиофильные) поверхности?

В чём особенности адгезии твёрдых тел и как зависит адгезия от формы и размеров твёрдого тела?

255.

Приведите примеры адгезии пищевых масс.

Что такое адсорбция и чем она вызвана?

256.

Как изменяется свободная поверхностная энергия и химический потенциал адсорбата в процессе адсорбции?

Напишите уравнение изотермы адсорбции Гиббса и проведите его анализ.

258.

Что такое теплота адсорбции? Охарактеризуйте понятия дифференциальная и интегральная теплота 259.

адсорбции; как они зависят от количества адсорбированного газа.

В чём отличие мономолекулярной полимолекулярной адсорбции? Приведите графические изображения различных изотерм адсорбции.

В чём особенности химической и физической адсорбции?

261.

Как провести классификацию пористых адсорбентов в зависимости от их удельной поверхности? В 262.

чём особенность процесса адсорбции в микропорах?

Какие вещества называются поверхностно - активными? Приведите примеры.

263.

Каким уравнением выражается зависимость поверхностного напряжения от концентрации поверхностно-активного вещества?

Сформулируйте правило Траубе и приведите иллюстрирующий его пример.

265.

Проведите анализ уравнения Шишковского.

266.

Какие параметры уравнений Лэнгмюра и Шишковского связаны между собой?

267.

Как перейти от уравнения Гиббса к уравнению Лэнгмюра, используя дифференциальную форму 268.

уравнения Шишковского?

Сформулируйте основные положения теории Лэнгмюра? Напишите уравнения изотермы адсорбции 269.

Лэнгмюра. Как определить величину Г графическим способом, если известен ряд значений Г и С?

Как по величине константы Г вычислить поверхность адсорбента (в м2/кг)?

270.

Охарактеризуйте гидрофильные и гидрофобные поверхности. Приведите примеры. Как можно «гидрофилизировать» поверхность?

В чём особенности структуры молекул ПАВ? Как ориентируются эти молекулы в адсорбционном 272.

слое на границе вода – воздух?

Приведите характеристику пористых адсорбентов, применяемых в пищевой промышленности.

273.

Напишите уравнения Гиббса, Лэнгмюра и Фрейндлиха при адсорбции газов на твёрдых поверхностях.

В чём причина и суть адсорбционного понижения прочности?

275.

Каковы особенности адсорбции электролитов твёрдыми адсорбентами?

276.

Как влияют на адсорбцию природа растворителя, природа и пористость адсорбента?

277.

В чём сущность методов хроматографического анализа?

278.

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

Какие вещества называются ионитами? Каково их практическое применение? Приведите примеры 280.

ионитов.

Где и какие иониты применяются в пищевой промышленности?

281.

В чём особенности реакций катионного и анионного обмена ионитов?

282.

Какова структура матрицы катионита и анионита?

283.

Рассмотрите причины возникновения двойного электрического слоя на границе раздела твёрдое тело 284.

– жидкость.

Как связать возникновение заряда на границе твёрдое тело – жидкость с изменением поверхностной 285.

энергии?

Как изменяется поверхностное натяжение в связи с зарядом поверхности?

286.

При каких условиях направленное движение коллоидных частиц в электрическом поле отсутствует?

287.

Какое явление называют электрофорезом?

288.

Какое явление называется электроосмосом?

289.

Объясните структуру двойного электрического слоя. Что такое - и -потенциал?

290.

Что такое граница скольжения и дзета-потенциал двойного электрического слоя, возникающего на 291.

границе твёрдое тело – жидкость?

Что такое потенциал седиментации и потенциал течения?

292.

Что такое электрофоретическая подвижность?

293.

Какое строение имеет двойной электрический слой мицеллы?

294.

Рассмотрите строение мицеллы золя бромида серебра, полученного приливанием к 20 см3 0,01 н.

295.

КВг 10 см 0,001 н. AgNO3.

Изобразите схему и напишите формулу мицеллы гидрозоля сульфида ртути(II). Стабилизатор – сероводород.

На основе уравнения Рэлея объясните голубую окраску неба.

297.

Какие явления наблюдается при прохождении луча света через дисперсную систему?

298.

Что такое опалесценция и флуоресценция? Как экспериментально отличить опалесценцию от флуоресценции?

Напишите уравнение Рэлея и проанализируйте его 300.

Почему для светомаскировки применяют синий цвет, а для сигнализации в тумане – красный? Как 301.

определить размеры и концентрацию частиц дисперсной фазы при помощи нефелометра?

Приведите соотношения между размерами частиц и длиной волны света при рассеянии света в зависимости от длины волны.

В чём причина молекулярно-кинетических явлений и почему они распространяются преимущественно на коллоидные системы, а не на все дисперсные системы?

Укажите причины броуновского движения. Как определить средний геометрический сдвиг частиц?

304.

Определите причины и виды диффузии. Приведите примеры диффузии.

305.

Что такое градиент концентрации, скорость диффузии и коэффициент диффузии?

306.

Что такое осмос, его причины и следствия? Как зависит осмотическое давление от размеров частиц 307.

дисперсной фазы коллоидных растворов?

Что такое устойчивость и в чём особенность седиментационной (кинетической) и агрегативной устойчивости дисперсных систем?

В чём заключается гипсометрический закон распределения концентрации дисперсной фазы по высоте? Какие условия необходимы для соблюдения этого закона?

Какие условия оседания частиц средне- и грубодисперсных систем в жидких и газовых средах?

310.

Сформулируйте принцип седиментационного анализа дисперсных систем.

311.

Приведите примеры устойчивости и разрушения дисперсных систем применительно к различным 312.

областям пищевой промышленности.

В чём особенности энтропийно-энтальпийного фактора устойчивости дисперсных лиофильных и 313.

лиофобных систем?

Что такое расклинивающее давление и каковы его причины?

314.

Как связаны между собой агрегативная устойчивость и дзета-потенциал?

315.

Что следует понимать под термином агрегативная устойчивость?

316.

В чём проявляется адсорбционно-сольватный и структурно-механический факторы устойчивости 317.

лиофобных дисперсных систем?

Объясните основы теории ДЛФО (Дерягина – Ландау – Фервея – Овербека) коагуляции золей электролитами.

Как изменяется сила взаимодействия в зависимости от расстояния между частицами на основе теории ДЛФО?

Какое ограничение принято в теории коагуляции Смолуховского и в чём особенность этой теории?

320.

Что такое время половинной коагуляции и константы скорости коагуляции? Как они определяются?

321.

Что такое коагуляция? Какие причины могут вызвать коагуляцию золей?

322.

Что называется порогом коагуляции? Как зависит порог коагуляции от заряда иона электролита?

323.

Что такое скрытая коагуляция? Чем она отличается от коагуляции явной?

324.

Рассмотрите коагуляцию золей смесью двух различных электролитов.

325.

В чём заключается принцип коллоидной защиты?

326.

В чём проявляются особенности использования в качестве стабилизаторов дисперсных систем поверхностно-активных веществ?

В чём особенности коагуляции в результате: а) механического воздействия; б) под влиянием электрического поля; в) при изменении концентрации частиц золя; г) при нагревании; д) при охлаждении? Приведите примеры.

В чём особенность коагуляции смесью электролитов? Что такое аддитивность, антогонизм и синергизм?

Что такое флокуляция и флокулянты?

330.

Какими способами осуществляется чистка воды и воздуха от дисперсных частиц и каково значение 331.

этих способов для охраны окружающей среды?

Какие системы называют связнодисперсными и свободнодисперсными? В чём отличие коагуляционных и кристаллизационных контактов между частицами?

Как вязкость дисперсной системы зависит от концентрации дисперсной фазы? Рассмотрите условия 333.

применимости уравнения Эйнштейна.

В чём отличие вязкости свободнодисперсных и связно-дисперсных систем?

334.

Какие виды деформации характерны для связнодисперсных систем?

335.

Как классифицируются пищевые массы по их структурно-механическим свойствам?

336.

Как влияют форма частиц и их заряд на вязкость дисперсной системы?

337.

Что такое предельное напряжение сдвига? Проведите анализ уравнения Бингама, описывающего течение структурированных тиксотропных систем.

Какое течение называется пластическим? Что такое предел текучести?

339.

Что такое тиксотропия и тиксотропные структуры? Приведите примеры.

340.

В чём осбенность структур, возникающих при гетерокоагуляции, т.е. при взаимодействии между 341.

коллоидными частицами и твёрдой поверхностью?

Приведите и поясните характер кривых течения структурированных систем.

342.

Приведите графики: вязкость – напряжение сдвига для нормальной, вязкой и структурированной 343.

систем.

Изобразите реологические кривые (в координатах скорость течения – напряжение сдвига): а) для 344.

нормальной вязкой и б) для структурированной систем (отметьте на графике максимальный предел текучести).

Какие существуют способы получения дисперсных систем?

345.

Как связаны условия самопроизвольного и несамопроизвольного диспергирования с поверхностной 346.

энергией?

Как определяются степень диспергирования и работа диспергирования?

347.

Какие способы диспергирования применяются в пищевой промышленности?

348.

Каким образом ПАВ способствуют диспергированию?

349.

Что такое степень пересыщения и в чём особенность термодинамики фазовых переходов конденсационных методов получения дисперсных систем?

Что такое пептизация и как её осуществляют?

351.

Какие методы очистки и концентрирования золей вы знаете?

352.

Что такое диализ (обратный осмос), ультрафильтрация? Опишите принципиальные схемы этих процессов.

Что такое электродиализ и в чём его отличие от диализа? Укажите практическое применение диализа и электродиализа.

В чём сущность мембранного равновесия Доннана? Опишите особенности биологических мембран.

355.

В чём общность и отличие золей и суспензий как дисперсных систем типа т/ж?

356.

В чём суть перехода золя в гель? Что такое синерезис?

357.

В чём суть перехода суспензии в пасту? Приведите примеры пищевых паст.

358.

Приведите классификацию эмульсий в зависимости от концентрации дисперсной фазы. Как определяется концентрация дисперсной фазы эмульсии?

Что такое микроэмульсии?

360.

Что такое прямые и обратные эмульсии? Как осуществляется обращение фаз эмульсии, определение 361.

типа эмульсии?

Как связана устойчивость эмульсий с величиной межфазового поверхностного натяжения?

362.

Приведите примеры использования эмульсии в пищевой и парфюмерной промышленности.

363.

По каким признакам производят подбор ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий и что 364.

такое гидрофильно-липофильный баланс?

Какие факторы агрегативной устойчивости характерны для эмульсии? Что такое коалесценция и гомогенизация?

В чём заключается принцип подбора и механизм действия высокодисперсных порошков для стабилизации эмульсий?

Что такое пены? Какова их структура?

367.

В чём особенность агрегативной устойчивости пен?

368.

Чем вызвано избыточное давление внутри пузырьков пен?

369.

Какие факторы определяют устойчивость пен?

Что такое кратность пен? Какие способы получения пен вы знаете?

370.

Какие вещества являются эффективными пенообразователями? Как ускорить разрушение пен?

371.

Приведите примеры использования пен в пищевой промышленности.

372.

В чём заключается действие ПАВ при стабилизации пен? Какие пенообразователи применяют в пищевой промышленности?

Что такое флотация? Объясните принцип, особенности и применение флотации.

374.

Опишите строение элементарной ячейки пен. В чём отличие пен от суспензии и эмульсии?

375.

Что такое твёрдые пены? Как происходит переход жидких пен в твёрдые?

376.

Охарактеризуйте аэрозоли как дисперсные системы типа т/г и ж/г. Что такое дым, пыль, туман, смог, 377.

аэрозольная пена? Как определяется частичная массовая концентрация аэрозолей?

Каким образом образуются аэрозоли? Приведите примеры образования аэрозолей на предприятиях 378.

пищевой промышленности.

В чём особенности седиментационно-агрегативной устойчивости аэрозолей?

379.

Укажите причины перемещения аэрозолей в воздушном потоке и осаждение аэрозолей на препятствия. Что такое пневмотранспорт?

Укажите причины электризации и взрывоопасности аэрозолей, в том числе мучной и сахарной пыли.

381.

Как ускорить седиментацию аэрозолей? Что такое пылеподавление и как его осуществляют? Приведите примеры седиментации аэрозолей в пищевой промышленности.

Объясните особенности фильтрации аэрозолей в циклонах и тканевых фильтрах.

383.

Что такое предельно допускаемая концентрация аэрозолей?

384.

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

В чём особенность и какова классификация дисперсных систем с твёрдой дисперсионной средой?

386.

Какие поверхностные явления характерны для этих систем?

Укажите различие между сплавами и композиционными материалами. Охарактеризуйте дисперсные 387.

системы типа т/т. Применение этих систем в пищевой промышленности.

В чём особенности таких процессов, как пеносушка, экструзия, пропитка? Как применяются эти 388.

процессы в пищевой промышленности?

Какие отличительные особенности капиллярно-пористых тел? Роль смачивания и других коллоидно-химических процессов. Приведите примеры пищевых масс как капиллярно-пористых тел.

Какие вещества называются высокомолекулярными соединениями (ВМС)? Приведите примеры 390.

природных и искусственных ВМС.

Что такое макромолекулы и какова структура макро-молекул ВМС?

391.

Что такое конформация макромолекул, фазовое и физическое состояния ВМС?

392.

В чём проявляются особенности растворов ВМС как лиофильных систем? Какие свойства растворов ВМС соответствуют коллоидным растворам?

Проанализируйте особенности осмоса, диффузии и рассеяния света растворами ВМС.

394.

Что такое латексы? Опишите методы их получения, свойства и применение.

395.

Что такое молекулярная масса макромолекул? Приведите методы её определения.

396.

Что такое относительная, удельная, приведённая и характеристическая вязкости? Как определить 397.

молекулярную массу ВМС по вязкости?

В чём сущность процесса набухания? Отличия ограниченного и неограниченного набухания.

398.

Что такое степень и константа набухания? Особенности набухания пищевых масс.

399.

В каком состоянии находится растворитель в студне?

400.

Чем вызваны тепловые эффекты в процессе набухания?

401.

В чём проявляется особенность студней, сочетающих свойства твёрдых тел и жидкостей? Приведите 402.

примеры пищевых студней.

Что такое тиксотропия и синерезис? Приведите примеры использования синерезиса в пищевой технологии.

В чём особенность белков как полиэлектролитов и ВМС? Напишите схему полипептидной цепи 404.

белков.

Почему изменяются структура макромолекул белков и вязкость их растворов при изменении pH 405.

среды?

В чём особенности коллоидных свойств белков и их электрофореза?

406.

Как изменяется строение двойного электрического слоя макромолекул белка в зависимости от pH 407.

среды?

Что такое изоэлектрическая и изоионная точки белков?

408.

Что такое деструкция и свёртывание (десольватация) белков? Как проявляются эти процессы в отношении пищевых масс?

В чём значение коацервации в процессе зарождения жизни на Земле?

410.

Какую роль играют белки в продуктах питания?

411.

В чём заключаются отличительные признаки коллоидных ПАВ? Приведите примеры анион- и катионактивных коллоидных ПАВ.

Какие вам известны синтетические и природные кол-лоидные ПАВ?

413.

Как осуществляется равновесие между молекулами коллоидных ПАВ в растворе и на границе раздела фаз?

Что такое критическая концентрация мицеллообразования? Как её можно определить опытным путём?

Что такое солюбилизация или коллоидная растворимость? Опишите характер явлений, происходящих при солюбилизации.

Что такое моющие средства и моющее действие? Как объяснить моющее действие мыла?

417.

Каково значение коллоидных ПАВ в пищевой технологии?

418.

Каково строение коллоидных мицелл? В чём проявляется влияние мицеллообразования на пенообразующие и суспендирующие свойства коллоидных растворов ПАВ?

ПРИЛОЖЕНИЯ

–  –  –

* Для пересчета атомных рефракций в м3/моль атомов надо табличные величины умножить на 10-6.

Таблица 2. Теплоты сгорания некоторых соединений в стандартных условиях

–  –  –

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ *

ВаКонтрольная работа 1 Контрольная работа 2 Контрольная работа 3 риан- ты * Вопросы - в числителе; задачи - в знаменателе. Контрольные работы № 1 и 2 - по физической химии, №3 - по коллоидной химии.

СОДЕРЖАНИЕ

–  –  –



Похожие работы:

«Содержание стр Пояснительная записка Содержание образовательной программы Познавательно-речевое развитие на основе формирования 2.1 7 сенсорных и элементарных математических представлений (математика) Тематическое планирование блока Познав...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДЫ, ОБЩЕСТВА И ЧЕЛОВЕКА “ДУБНА” УТВЕРЖДАЮ Проректор Ю. С. Сахаров “ 2007 г. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Симметрии и теория групп. Теория групп по направлению 010400.62 бакалавр физики Раз...»

«ТОПОЛОГИЯ ПРЯМОЙ: ВЗAИМНОЕ РAСПОЛОЖЕНИЕ ТОЧЕК И МНОЖЕСТВ Ю.П. Золотухин В школе достаточно подробно изучаются свойства фигур на плоскости и в пространстве. На прямой также имеются разнообразные фигуры – различные ее подмножества. Среди них – много непривычно аморфных (как, напри...»

«ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2008. Вып. 2 ФИЗИКА. ХИМИЯ УДК 541.138:620.193 М.А. Плетнёв, А.И. Захаров, С.М. Решетников ВЛИЯНИЕ АЛИФАТИЧЕСКИХ АМИНОВ НА КОРРОЗИЮ СТАЛИ В НЕЙТРАЛЬНЫХ СРЕДАХ Электрохимическими и гравиметрическими методами исследовано влияние солей алифатических аминов (ацетатов и хлоридов) на коррозионное пове...»

«2 Химия Украины, СНГ, мира – http://ukrchem.dp.ua/ №16 (334) 16 30 сентября 2013 г. ISSN 1606-7304 КАК ОПУБЛИКОВАТЬ РЕКЛАМУ В ЖУРНАЛЕ “ХИМИЯ УКРАИНЫ” ПОЛНОЦВЕТНУЮ НА ОБЛОЖКЕ Стоимость ОДНОГО объявления, грн. НДС не облагается высота/ширина (мм), I...»

«ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ – 2013. СЕКЦИЯ ФИЗИКИ. Сборник тезисов докладов. — М., Физический факультет МГУ, 2013, 248 с. Сборник тезисов докладов конференции "Ломоносовские чтения" печатается на физическом факультете МГУ уже в тринадцатый раз. Высокий уровень представляемых на конференцию докладов обусловлен тем, что наиб...»

«№7, том 21. 2010 ISSN 2074-0212 Cl Cl n 1.O3, CH2Cl2; O 2. NaBH(OAc)3. O O OH Py 87% 61-67% N N O O N2H4.H2O 1,4-dioxane 57-60% O O O O n n O O O O 3, 4 5, 6 n=3 (3, 5); n=4 (4, 6). ISSN 2074-0948 International Edition in English: Butlerov Communications Полная исследовательская публикация Тематический разд...»

«ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ СО АН СССР В.М. Аульченко, Г.С. Пискунов, Е.П. Солодов, В.М. Титов ТРЕКОВЫЙ ПРОЦЕССОР ДЛЯ КМД-2 ПРЕПРИНТ 88-43 НОВОСИБИРСК ...»

«fftfy#&s У ~ jY'-^r ? АКАДЕМИЯ НАУК СССР Институт химии неводных растворов Научный совет по химической термодинамике и термохимии ВСЕСОЮЗНОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО им­ Д. И. М Е Н Д Е Л Е Е В А Центральное правление Секция физ...»

«Математическая модель канало-отолитовой реакции на поворот вестибулярного аппарата в гравитационном поле В. А. САДОВНИЧИЙ, В. В. АЛЕКСАНДРОВ Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Э. СОТО Автономный университет штата Пуэбла, Мексика Т. Б. АЛЕКСАНДРОВА, Т. Г. АСТАХОВА Московский государственный универс...»

«Страница: 1/6 ЛИСТ ДАННЫХ ПО БЕЗОПАСНОСТИ в соответствии с Регламентом ЕС № 1907/2006 (REACH) Дата издания: Название 26.06.2009 LIGNOSTOP HOBBY изделия: Дата редакции: 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВА / ПРЕПАРАТА И КОМПАНИИ / ПРЕДПРИЯТИЯ наз...»

«1 ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ПО ФИЗИКЕ. 2014–2015 ГОД ШКОЛЬНЫЙ ЭТАП. 11 КЛАСС Два одинаковых пластилиновых шарика при помощи пружинного пистолета подбрасывают из одной точки вертикально вверх вдоль одной прямой с промежутком в = 2 с. Начальные скорости первого и второго шариков равны V1 = 30 м/с и V2 = 50 м/с соответст...»

«Инициаторы объединенной платформы "НСТП": Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Институт программных систем им. А.К.Айламазяна РАН, ГК "Росатом", НИЦ "Курчатовский институт", Институт системного программирования РАН, Научно-исследовательский институт системных исс...»

«и длина канала искры при ее определении, мДж, мм, соответственно. Линейная плотность энергии в канале разряда может быть выражена через напряженность электростатического поля Wкр Екр q, (2) lкр 2 где q – величина заряда, переносимого в единичном разряде, Кл. Учитывая, что критическая длина разрядн...»

«ТЮНИНА ВАЛЕРИЯ ВАЛЕРЬЕВНА ЭНТАЛЬПИЯ СУБЛИМАЦИИ И СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ АМИНОКИСЛОТ И ДИПЕПТИДОВ: ЭКСПЕРИМЕНТ И КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ Специальность: 02.00.04 – Физическая химия Диссертация...»

«.00.03 – " "– 2013 НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ОРГАНИЧЕСКОЙ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ СААКЯН АРСЕН АРЦРУНОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ МОДЕЛИРУЕМЫХ РЕАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ДОСТУПНЫХ ФОРМИЛПИРАЗОЛОВ С ЦЕЛЬЮ СИНТЕЗА НОВЫХ СОЕДИНЕ...»

«ПАСПОРТ БЕЗОПАСНОСТИ Bufsol Pre-Buff Cleaner Раздел 1. Идентификация Идентификатор продукта : Bufsol Pre-Buff Cleaner в соответствии с СГС Химическое наименование : solvent naphtha (petroleum blend), light Другие средства : He идентифицированы. идентификации Тип продукта : Жидкость. Соответствующие идентифицированные...»

«1 Цели и задачи изучения дисциплины Цель преподавания дисциплины 1.1. Настоящая программа предназначена для подготовки бакалавров. На основе этой программы выпускник должен получить базовое общее высшее образование, способствующее дальнейшему развитию личности. Данная програ...»

«Международные соревнования "Интернет-карусели" Международные соревнования "Интернет-карусели" Карусель-кружок. Математика 5-6 Карусель-кружок. Математика 5-6 2016-2017 учебный год 2016-2017 учебный год Блок 6. Площади и периметры Блок 6. Площади и периметры Подготовительное занятие Подготовительное занятие Из двух квадр...»

«паспорт безопасности GOST 30333-2007 Таурин 99%, для биохимии номер статьи: 4721 дата составления: 29.11.2016 Версия: GHS 1.0 ru РАЗДЕЛ 1: Идентификация вещества/смеси и фирмы/предприятия 1.1 Идентификатор продукта Идентификация вещества Таурин Номер статьи 4721 Номер регистрации (REACH) Эта информация не дост...»

«1 Математика 0 Домашняя работа 0 Задание 1 На каждой картинке найди лишний элемент. Почему он лишний? Найди несколько ответов. Задание 2 Повторяем состав числа 7. Разбей кружки в каждом овале на красные и зеленые по-раз...»

«УДК 553.981/982(571.5) ТИПИЗАЦИЯ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ ЮЖНО-ТУНГУССКОЙ НГО Лариса Николаевна Константинова ФГБУН Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, старши...»

«Российскаи Академия Наук Институг философии ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ИНЕКЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ: СОВРЕМЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ Москва ББК 22.3 Ф-56 Ответс-веннй редактор доктор филос. наук СВ.Илларионов доктор фIlЛОС...»

«3 Содержание Введение 4 1 Общие сведения о проектируемом объекте 6 2 Генеральный план 6 3 Железнодорожные пути 8 4 Конструктивные решения 12 5 Технологическая часть 13 6 Краткая характеристика местных физико-географических и климатических условий района распол...»

«ПЕРЕЧЕНЬ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ ПО ГИСТОЛОГИИ, ЭМБРИОЛОГИИ, ЦИТОЛОГИИ (для студентов педиатрического ф-та).1. Плазмолемма: строение, химический состав, функции. Структурно-функциональная характеристика различных в...»

«Опыт оптимальной организации водно-химического режима отопительных котельных малой и средней мощности О.В. Жаднов, заместитель главного инженера, ООО "Нижегородтеплогаз", г. Нижний Новгород Повременный р...»

«ИВАНОВ Андрей Вячеславович РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НОВЫХ ПОКОЛЕНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ ОХЛАДИТЕЛЕЙ 01.04.20 физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук НОВОСИБИРСК – 2008 Работа выполнена в Институте ядерной фи...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ТРУДЫ ИНСТИТУТА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ им. А.М. ПРОХОРОВА Том 71 УДК 504.3.054+064.3+612.014.464 С.Н. КОТЕЛЬНИКОВ, Е.В. СТЕПАНОВ МОНИТОРИНГ ТРОПОСФЕРНОГО ОЗОНА В АТМОСФЕРЕ МЕГАПОЛИСОВ И МАЛОУРБАНИЗИРОВАННЫХ...»

«ВІСНИК ДОНЕЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ, Сер. А: Природничі науки, 2013, № 2 УДК 547.1.13+546.72+546.74 СИНТЕЗ ГЛОБУЛЯРНЫХ МЕДЬ-УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР С ГРАФЕНОВОЙ ОБОЛОЧКОЙ Р.О. Кочканян*, Т.Н. Праздникова, А.Д. Боровик * Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко НАН Украины, г. Донецк Изучено взаимодействии...»








 
2017 www.net.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.