Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики
http://chemistry-chemists.com/forum/

Решаем задачи по КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ / ФИЗИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД
http://chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=27&t=5403		 Page 1 of 3
Author:  Aliona [ 23 Jul 2013 23:27 ]
Post subject:  Решаем задачи по КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ / ФИЗИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД
Смесь из 250 мл водного раствора метилового оранжевого с концентрацией 0.070 вес. % и 0.209 мл минерального масла встряхивали до образования эмульсии со средним диаметром капель масла 4.3510–7 м. В результате адсорбции на поверхности капель концентрация метилового оранжевого в растворе уменьшилась до 0.038 вес. %. Вычислить адсорбцию Г красителя. Плотность раствора 0.9982 г/см3, формула метилоранжа: HO3S–С6Н4–N=N–C6H4–N(СН3)2.
Очень прошу Вас помочь с решением!
Author:  Upsidesium [ 24 Jul 2013 03:11 ]
Post subject:  Re: Задача на вычисление адсорбции
Aliona wrote:
Смесь из 250 мл водного раствора метилового оранжевого с концентрацией 0.070 вес. % и 0.209 мл минерального масла встряхивали до образования эмульсии со средним диаметром капель масла 4.3510–7 м. В результате адсорбции на поверхности капель концентрация метилового оранжевого в растворе уменьшилась до 0.038 вес. %. Вычислить адсорбцию Г красителя. Плотность раствора 0.9982 г/см3, формула метилоранжа: HO3S–С6Н4–N=N–C6H4–N(СН3)2.
Очень прошу Вас помочь с решением!

В принципе задача ерунда, но "математически мозголомная".
Примем поверхность капель масла за идеальную сферу. Адсорбция идет по всей ее поверхности и вот эту самую поверхность нам нужно найти. Для этого придется вспомнить элементарную геометрию.
Sпов.сферы = 4πr2 = πd2
Адсорбция (удельная) на поверхности:
Г = (С0 - С)V/mSуд (моль/м2), где С0 и С - молярные концентрации адсорбата (метилоранжа) соот-но до и после, моль/л; V - объем раствора, л; m - масса адсорбента, г; S - площадь поверхности адсорбента, м2;
т.к. Sуд = S/m, то Г = (С0 - С)V/S
Молярная концентрация до встряхивания:
С0 = m/MV = ρω0/M
И после:
С0 = ρω/M
где М - молярная масса метилоранжа, г/моль;
И прежде чем носиться с омегой, важно вспомнить, что она в долях. Поэтому весовые % из условия нужно сначала поделить на 100 и только потом пытаться ставить в формулу.
Теперь все это дело необходимо собрать и аккуратно расставить в уравнение адсорбции:
Г = (С0 - С)V/S (моль/м2)
Вот тут-то и начинается "математическое мозголомство". Но я уверен, что с этим Вы справитесь и сами, а так же сами посчитаете молярную массу красителя. В помощь приведу только окончательный вариант:
Г = ρV(ω0 - ω)/Mπd2, моль/м2

Отчего так в МГУТУ им. К. Г. Разумовского с коллоидной химией не ладят?
Author:  Aliona [ 27 Jul 2013 14:12 ]
Post subject:  Задача на нахождение объема раствора
Большая просьба помочь с решением. Раствор пальмитиновой кислоты C16H32O2 в бензоле содержит 4.24 г/л кислоты. После нанесения раствора на поверхность воды бензол испаряется и остающаяся пальмитиновая кислота образует мономолекулярную пленку. Какой объем раст­вора кислоты требуется, чтобы покрыть мономолекулярным слоем поверхность площадью 500 см2. Площадь молекулы пальмитиновой кислоты в монослое равна 0.205 нм2.
Author:  Upsidesium [ 27 Jul 2013 20:12 ]
Post subject:  Re: Задача на нахождение объема раствора
Aliona wrote:
Большая просьба помочь с решением. Раствор пальмитиновой кислоты C16H32O2 в бензоле содержит 4.24 г/л кислоты. После нанесения раствора на поверхность воды бензол испаряется и остающаяся пальмитиновая кислота образует мономолекулярную пленку. Какой объем раст­вора кислоты требуется, чтобы покрыть мономолекулярным слоем поверхность площадью 500 см2. Площадь молекулы пальмитиновой кислоты в монослое равна 0.205 нм2.

500 см2 = 5*1016 нм2

V = MS/SmNaC, л

где М - молярная масса пальмитиновой кислоты, г/моль
S - площадь поверхности воды, нм
Sm - площадь поверхности молекулы кислоты, нм
Na - постоянная Авогадро
С - концентрация раствора, г/л
Author:  proslak58 [ 30 Jul 2013 00:25 ]
Post subject:  Решаем задачи по Коллоидной химии / Физике сплошных сред
Цилиндрическую ёмкость с площадью поперечного сечения 1 м2 наполняет жидкость до высоты 1 м. Жидкость содержит 50 мг вируса, о котором известно, что он имеет молярную массу 50*103 кг/моль и удельный парциальный объём 0.74 см3/г. Плотность жидкости 1.008 г/см3. Вычислите равновесную молярную концентрацию вируса при 22 °С на дне сосуда и на поверхности столба жидкости.
Author:  Upsidesium [ 30 Jul 2013 04:54 ]
Post subject:  Re: Задачка по Седиментации
proslak58 wrote:
Цилиндрическую ёмкость с площадью поперечного сечения 1 м2 наполняет жидкость до высоты 1 м. Жидкость содержит 50 мг вируса, о котором известно, что он имеет молярную массу 50*103 кг/моль и удельный парциальный объём 0.74 см3/г. Плотность жидкости 1.008 г/см3. Вычислите равновесную молярную концентрацию вируса при 22 °С на дне сосуда и на поверхности столба жидкости.

1) Плотность культуры вируса: ρ' = 1/Vуд
2) Объем культуры: V = m/ρ'
3) Число частиц вируса: N = mNa/M
4) Объем частицы: v' = V/N
5) Молярная концентрация культуры вируса на поверхности (нулевой уровень): c0 = m/MV' , где V' - объем сосуда (V' = 1 м3 = 1000 л)
-----------------
Продолжение следует...
Author:  Upsidesium [ 30 Jul 2013 16:36 ]
Post subject:  Re: Решаем задачи по БИОХИМИИ
Продолжение...
В дисперсной системе идут процессы седементации
Jсед = (ρ' - ρ0)v'gc/B
Поскольку частицы очень мелкие, то на них существенное влияние оказывают диффузионные процессы
Jдифф = -Ddc/dh = -kTdc/Bdh
В некоторый момент устанавливается седементационно-диффузионное равновесие
Jсед = Jдифф
Откуда
-kTdc/dh = (ρ' - ρ0)v'gc
dc/c = - [(ρ' - ρ0)v'g/kT]dh
Интегрируя имеем
lnch/c0 = - (ρ' - ρ0)v'gh/kT
Получаем гипсометрическое уравнение Лапласа
ch/c0 = exp[-((ρ' - ρ0)v'gh/kT)]
Author:  proslak58 [ 01 Aug 2013 21:53 ]
Post subject:  Re: Решаем задачи по БИОХИМИИ
Благодарю.
Задача подобного рода:
Вычислить радиусы частиц трёх монодисперсных фракций сульфида ртути (нерастворимое твёрдое вещество; плотность 8.17 г/см3), зная время, за которое они оседают из водной суспензии на 1 см: фракция №1 за 5.86 с, №2 за 9.77 мин и №3 за 16.28 час. При температуре опытов вода имеет плотность 0.9991 г/см3 и вязкость 1.135 сПз.
Author:  Upsidesium [ 02 Aug 2013 01:19 ]
Post subject:  Re: Решаем задачи по БИОХИМИИ
proslak58 wrote:
Благодарю.
Задача подобного рода:
Вычислить радиусы частиц трёх монодисперсных фракций сульфида ртути (нерастворимое твёрдое вещество; плотность 8.17 г/см3), зная время, за которое они оседают из водной суспензии на 1 см: фракция №1 за 5.86 с, №2 за 9.77 мин и №3 за 16.28 час. При температуре опытов вода имеет плотность 0.9991 г/см3 и вязкость 1.135 сПз.

На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз, действуют три силы:
- сила тяжести: Fт = 4πr3ρg/3
- сила Архимеда: FA = 4πr3ρ0g/3
- сила сопротивления жидкости (сила Стокса): Fs = 6πrηv
При равномерном движении шарика: Fт = FA + Fs или
Fs = Fт - FA
6πrηv = 4πr3ρg/3 - 4πr3ρ0g/3
Откуда можно найти предельную скорость оседания частицы:
v = 2r2g(ρ - ρ0)/9η
При этом v = h'/t
Теперь выражаем радиус частицы:
r = √[9h'η/2tg(ρ - ρ0)]
И можно найти объем частиц, считая частицы идеальной сферой:
V = 4πr3/3 = [6πh'η/tg(ρ - ρ0)]√[9h'η/2tg(ρ - ρ0)]
где h' - изменение высоты нахождения частицы, м
η - динамическая вязкость жидкости, Па•с
t - время, с
ρ и ρ0 - соот-но плотности частиц и жидкости, г/см3
Author:  proslak58 [ 06 Aug 2013 00:11 ]
Post subject:  коагуляция
Помогите определить время половинной коагуляции золя, если через 40 минут после начала быстрой коагуляции концентрация стала равной 6.0×1013 м–3, константа скорости равна 5.3 ×10–18 м3с–1.
Author:  Upsidesium [ 07 Aug 2013 00:26 ]
Post subject:  Re: коагуляция
proslak58 wrote:
Помогите определить время половинной коагуляции золя, если через 40 минут после начала быстрой коагуляции концентрация стала равной 6.0×1013 м–3, константа скорости равна 5.3 ×10–18 м3с–1.

Q = 1/kn0
n = n0/(1 + kn0t)
Откуда (вывод сможете осилить сами)
Q = (1 - knt)/kn
где k - константа скорости коагуляции, м3/с
t - время, с
n - концентрация в момент времени t, частиц/м3
Author:  proslak58 [ 13 Aug 2013 01:37 ]
Post subject:  Задачка на смещение
В опытах по электрофорезу наблюдается среднее расстояние, на которое заряженные частицы смещаются за некоторое время под действием электрического поля и в результате Броуновского движения, х = хэл ± хскв (хскв - среднеквадратичное смещение в результате Броуновского движения). Предположим, для сферических частиц с радиусом 5 нм измерена электрофоретическая подвижность 4.00×10–7 м2/(В•с) в воде при 20 °С (вязкость 1.00 мПа•с). Вычислить максимальное (хмакс = хэл + хскв) и минимальное (хмин = хэл – хскв) смещение индивидуальных частиц за 20 секунд в электрическом поле напряженностью 400 В/м. Заранее спасибо
Author:  proslak58 [ 14 Aug 2013 21:25 ]
Post subject:  Re: Решаем задачи по ЭЛЕКТРОХИМИИ
общее смещение могу найти h, среднее смещение тоже могу: найти корень из 2Dt. Но вопрос что же такое хэл и х скв? каким же образом их найти? существует ли такая формула?
Author:  Upsidesium [ 15 Aug 2013 01:16 ]
Post subject:  Re: Задачка на смещение
proslak58 wrote:
В опытах по электрофорезу наблюдается среднее расстояние, на которое заряженные частицы смещаются за некоторое время под действием электрического поля и в результате Броуновского движения, х = хэл ± хскв (хскв - среднеквадратичное смещение в результате Броуновского движения). Предположим, для сферических частиц с радиусом 5 нм измерена электрофоретическая подвижность 4.00×10–7 м2/(В•с) в воде при 20 °С (вязкость 1.00 мПа•с). Вычислить максимальное (хмакс = хэл + хскв) и минимальное (хмин = хэл – хскв) смещение индивидуальных частиц за 20 секунд в электрическом поле напряженностью 400 В/м. Заранее спасибо

proslak58 wrote:
общее смещение могу найти h, среднее смещение тоже могу: найти корень из 2Dt. Но вопрос что же такое хэл и х скв? каким же образом их найти? существует ли такая формула?

1) хэл - смещение частицы в направлении градиента разности потенциалов. Или проще говоря расстояние которое пройдет частица от одного электрода к другому.
хэл = ut = u0Ht
где u0 - электрофоретическая подвижность, м2/(В•с)
H - напряженность поля, В/м.
t - время, с

2) хскв = √2Dt
D = RT/6Naπηr = kT/6πηr
хскв = √[kTt/3πηr]
Ну и соответственно:
хмакс = хэл ± хскв = u0Ht ± √[kTt/3πηr]

где k - постоянная Больцмана
T - температура, К
t - время, с
η - вязкость, Па•с
r - радиус частиц, м
Author:  Aliona [ 31 Aug 2013 00:35 ]
Post subject:  электрокинетические свойства наночастиц
Добрый вечер!
Дано условие задачи:
Электрокинетический потенциал частиц гидрозоля оксида железа(III) равен 30.0 мВ. Градиент напряжения электрического поля 9.0 В/см. Перемещение частиц за 30 минут со-ставило 60 мм. Относительная диэлектрическая проницаемость 80.16, вязкость среды 1.002∙10-3 Па∙с. Вычислить электрофоретическую подвижность частиц.
Скажите пожалуйста, подвижность найдем: =скорость/Е, находим скорость и считаем. Но вопрос, куда же деть s и t? они не нужны?
Author:  Upsidesium [ 31 Aug 2013 14:19 ]
Post subject:  Re: электрокинетические свойства наночастиц
Aliona wrote:
Добрый вечер!
Дано условие задачи:
Электрокинетический потенциал частиц гидрозоля оксида железа(III) равен 30.0 мВ. Градиент напряжения электрического поля 9.0 В/см. Перемещение частиц за 30 минут со-ставило 60 мм. Относительная диэлектрическая проницаемость 80.16, вязкость среды 1.002∙10-3 Па∙с. Вычислить электрофоретическую подвижность частиц.
Скажите пожалуйста, подвижность найдем: =скорость/Е, находим скорость и считаем. Но вопрос, куда же деть s и t? они не нужны?

U0 = s/tH = εζ/4πη
Author:  Aliona [ 31 Aug 2013 19:05 ]
Post subject:  Re: электрокинетические свойства наночастиц
Спасибо!!! т.е. U0 - это и есть подвижность? и е в формуле - это er или просто e?
Author:  Upsidesium [ 31 Aug 2013 22:14 ]
Post subject:  Re: электрокинетические свойства наночастиц
1) Да.
2) е это диэлектрическая проницaемость среды.
Author:  dimkaR [ 31 Jan 2014 19:12 ]
Post subject:  Re: Решаем задачи по КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ / ФИЗИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД
Рассчитать электрофоретическую подвижность частиц корунда в воде, если известно, что скорость электроосмоса через корундовую диафрагму в том же растворе составляет 2·10^{-9} м3/с, удельная электрическая проводимость раствора æv=1,2∙10^{-2} Ом-1м-1; поверхностная проводимость диафрагмы æs = 2∙10^{-2} Ом-1 м-1; сила тока при электроосмосе I = 4,5∙10^{-2} А; ε = 81; η = 1∙10^{-3} Па∙с.

Правильно ли я понимаю, что здесь нужно просто приравнять выражения для электрокинетических потенциалов из данных электроосмоса и электрофореза и выразить оттуда подвижность u? Если да, то зачем даны вязкость и диэлектрическая проницаемость, ведь они при этом сокращаются? И нужно ли в выражение для дзета-потенциала через электрофоретические данные вводить коэффициент, учитывающий торможение?

И как учитывать поверхностную проводимость диафрагмы?
Author:  Upsidesium [ 01 Feb 2014 20:57 ]
Post subject:  Re: Решаем задачи по КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ / ФИЗИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД
dimkaR wrote:
Рассчитать электрофоретическую подвижность частиц корунда в воде, если известно, что скорость электроосмоса через корундовую диафрагму в том же растворе составляет 2·10^{-9} м3/с, удельная электрическая проводимость раствора æv=1,2∙10^{-2} Ом-1м-1; поверхностная проводимость диафрагмы æs = 2∙10^{-2} Ом-1 м-1; сила тока при электроосмосе I = 4,5∙10^{-2} А; ε = 81; η = 1∙10^{-3} Па∙с.


dimkaR wrote:
Правильно ли я понимаю, что здесь нужно просто приравнять выражения для электрокинетических потенциалов из данных электроосмоса и электрофореза и выразить оттуда подвижность u? Если да, то зачем даны вязкость и диэлектрическая проницаемость, ведь они при этом сокращаются? И нужно ли в выражение для дзета-потенциала через электрофоретические данные вводить коэффициент, учитывающий торможение?

Мысли правильные.
dimkaR wrote:
И как учитывать поверхностную проводимость диафрагмы?

Но до конца не сформулированные.
Attachment:
Image0001.JPG
Image0001.JPG [ 997.08 KiB | Viewed 24765 times ]
Page 1 of 3 All times are UTC [ DST ]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/