Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии для студентов заочного обучения технологических специальностей

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. Литературное и методическое обеспечение 1. Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия. 1975. 2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.Высшая школа. 1988. 3. Кудряшов И.В., Коретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии. М., Высшая школа. 1981.

4. Горбачева С.В. Физическая и коллоидная химия. Практикум по физической химии. М., Высшая школа. 1974. 5. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии (Поверхностные явления и дисперсные системы). М., Химия. 1989. 6. Фролов Ю.Г. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. М., Химия. 1986. 7. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л., Химия. 1984. 8. Лавров М.С. Практикум по коллоидной химии. М., Высшая школа. 1983. 9. Цыренова С.Б., Габидулина Н.А. Поверхностные явления. Адсорбция. Улан-Удэ. РИО ВСТИ. 1989. 10. Методические указания и контрольные задания (с программой для студентов-заочников специальностей технологии продовольственных продуктов высших учебных заведений). 2-е из. 1985; 3-е из 1987 М., Высшая школа. 11. Цыренова С.Б., Балдынова Ф.П. Методическое указание к самостоятельной работе по физколлоидной химии для студентов технологических специальностей. Часть 1. УланУдэ. РИО ВСГТУ. 1999.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Раздел 1. Элементы учения о строении вещества. Молекулярные спектры. Межмолекулярное взаимодействие Определение молярной рефракции является одним из доступных методов физикохимического исследования строения вещества, поэтому необходимо научиться рассчитывать поляризацию и рефракцию. Под воздействием электрического поля происходит поляризация молекул и ионов вещества. различают три типа поляризации: электронная Рэл (смещение электронов относительно ядра атомов); атомную Рат (относительное смещение атомов в молекуле) и ориентационную Рор (ориентация полярных молекул в направлении поля). Величина, которая характеризует способность молекул, атомов, ионов к поляризации и отнесенная к единице напряженности внешнего поля, называется поляризуемостью. Поляризуемость молекулы является суммой: α = αэл + αат + αор. Общая поляризация молекул слагается: Р = Рэл + Рат + Рор. Поляризуемость можно вычислить, используя значения мольной рефракции Rм: n2 − 1 M Rь 2 . ⋅ n +2 ρ По молярной рефракции можно установить структуру молекулы. Для этого подбирают такую структурную формулу, для которой вычисленная по аддитивности молярная рефракция равна экспериментально полученному значению. Взаимодействие полярных молекул приводит к их притяжению, этот вид взаимодействия называется ориентационным. Кроме ориентационного возможны индукционное и дисперсионное взаимодействие. Индукционное взаимодействие возможно, когда в неполярных молекулах индуцируются под воздействием соседних молекул или ионов диполи. Дисперсионное взаимодействие возможно, когда в атомах и молекулах при вращении электронов возникают мгновенные диполи. Молекулярная спектроскопия дает полную информацию о молекулярном составе вещества. Существует ряд методов для определения молекулярных констант, здесь будут рассматриваться только электронно-колебательно-вращательные спектры. Полную энергию молекулы можно представить как сумму отдельных видов энергии: Е = Еэл + Екол + Евр, где Еэл - энергия электронной оболочки молекулы; Екол - энергия колебания ядер; Евр - энергия вращения молекулы. Энергия вращательных состояний двух атомных молекул составляет величину порядка 0,1-200см-1, а колебательная - 50-4000 см-1. Энергия электронных состояний еще выше и обычно лежит в пределах от 10000 до 100000 см-1. По законам квантовой механики энергия вращательного движения жесткого ротатора. h2 Eвр = ⋅ γ (γ + 1) = Beγ (γ + 1) Дж , 8π 2 J энергия ангармонических колебаний: 2  1 1   E кол = hν 0  v +  − χ  v +    2 2  

E кол где

J - момент инерции;

2  1 1   = hωc  v +  − χ  v +   Дж ,  2 2  

γ - вращательное квантовое число; Ве - вращательная постоянная; v - колебательное квантовое число; ω - волновое число; ν0 - собственная частота колебаний атома; с - скорость света; χ - коэффициент ангармоничности; h - постоянная Планка. В простейшем случае для двух ядерных молекул момент инерции: m ⋅m J = 1 2 ⋅ r 2 = µr 2 , m1 + m2 где m1, m2 - масса первого и второго ядер; r - расстояние между ними; µ - приведенная масса, равное m ⋅m a ⋅a m µ= 1 2 = 1 2 ⋅ c . m1 + m2 a1 + a 2 12 В веществе молекулы находятся в непрерывном движении и могут изменять свои энергетические состояния как в результате соударений друг с другом, так и при поглощении и испускании квантов света с энергией Е = hcω. При переходе из состояния с более высокой энергией Е″ в состоянии с меньшей энергией Е′ происходит выделение энергии в виде кванта света, а при обратном переходе - поглощение энергии. Е″ - Е′ = hcω. В результате выделяется или поглощается большое число квантов различной энергии, которые образуют спектры испускания или спектры поглощения. 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 δQ и δW. Для бесконечно малого изменения состояния системы математическое выражение первого закона термодинамики примет вид: δQ = dU + δW , (2.1)

где δW - сумма всех элементарных работ, равная работе преодоления внешнего давления pdV и полученной работе δW т.е. выражение (2.1) будет иметь вид: δQ = dU + pdU + δW . (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 ≥ δQ/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 1,0133⋅105Па. 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 ′A ⋅ p B′ где pC′ , p D′ , p ′A , p B′ - равновесные парциальные давления газообразных веществ. 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, η и ρ) 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 = 1n , 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) α = α∞ 1 + kp где α - адсорбция, моль/м2; α∞ - предельная адсорбция (емкость монослоя), моль/м2; k - константа адсорбционного равновесия; p - равновесное давление адсорбтива в объеме фазы, граничащей с адсорбентом. При р → 0 d = α∞ 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 α∞ 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: (6.2) S уд = α ∞ S o N A ,

где So.

NA - число Авогадро. Весьма полезно будет решение задач на вычисление толщины монослоя и определение

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:

a = a∞

 ρ c   ρs 

, (6.3)   ρ  ρ  1 −  1 + ( c − 1)  ρs   ρ s   где а∞. - предельная мономолекулярная адсорбция на твердом адсорбенте; с - константа уравнения; ρ - равновесное давление пара в окружающем пространстве при заданных условиях; ρs - 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 dτ Г=− ⋅ , RT dc где Г - адсорбция, моль/м2; С - равновесная концентрация вещества в растворе; Т - абсолютная температура; R - универсальная газовая постоянная. Величина  − dτ  = G называется поверхностной активностью. Мерой поверхностной ак

тивности считают

dc   dτ  −  = G  dc 

при С → 0.

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: ∆σ = σ o − σ = A ln(1 + kc) , где σо и σ - 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: 1 x kc n = , m

где

x = a; m

kи

1 n

- эмпирические коэффциенты.

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 (θ). Равновесные краевые углы определяются уравнением Юнга: σ − σ ж −т cosθ = т− г .

σ ж−г

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 = σ ж − г (1 + cosθ ) Чем лучше смачивание (меньше θ), 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 2 ∆ = , (7.1) 3πrηN A где t - время наблюдения, с; r - радиус частиц, м; η - вязкость среды, Па⋅с. 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) 6πηrN 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 ∆ = 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 νh - численная концентрация в два раза меньше исходной численной концентрации νо 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=

9 η ⋅ . 2 ( ρ − ρo ) g

(7.6)

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 ϕо и потенциал адсорбционного слоя (потенциал Штерна) ϕб. 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 (ξ) или дзета-потенциал. Расчет ξ - потенциала частиц осуществляют по уравнению СмолуховскогоГельмгольца: ηU o ξ= , (7.7) εεo E где η - вязкость среды; Uo - линейная скорость движения фаз; Е - напряженность электрического поля; εо - электрическая постоянная; ε - относительная диэлектрическая проницаемость. Дзета - потенциал всегда меньше ϕо-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 ξ-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 >> λ), 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 ≤ 0,1λ), 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 − εcl ,

(7.8) где J - количество световой энергии, вышедшее после поглощения слоем окрашенной среды; J0 - количество световой энергии, падающей на слой окрашенной среды; ε - 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 = εcl . (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 = τ = k ⋅ λ− n , где τ - 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 τ рассчитывают так: по графику lgτ lgλ 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 мицелляр-

ных 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 п р = − 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: 5 ε 3 ( kT ) γ =C 2 6 6 , A e z где γ - 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 γ = 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. ЗАДАЧИ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ 1-14. Зная зависимость показателя n диэлектрической проницаемости ε и плотность ρ от температуры (табл. 3), вычислите: 1) молярную поляризацию, постройте графики П= f (1/T) и ε/h2 = f (1/T) и дайте им объяснение; 2) молярную рефракцию - оцените её практическое постоянство (независимость от Т) и сравните с молярной рефракцией, вычисленной по правилу аддитивности (см. табл. 1 приложения). 15-20. используя условия задачи (номер задачи указан в 3-й графе табл.1), вычислите радиус молекулы по найденной молярной рефракции вещества.

15 16 17

Вещество

Толуол Хлористый этил Уксуснометиловый эфир

Задачи

Задачи

Таблица 1 Номер задачи (табл. 2)

Вещество

Номер задачи (табл. 2)

7 12

18 19

Ацетон Диэтиловый эфир

11 3

14

20

Этилбензол

8

21-25. При 298,2 К плотность а %-ного раствора вещества А в растворителе В равна ρ кг/м3. Показатель преломления раствора равен n. Вычислите молярную рефракцию вещества А, если при 298,2 К плотность растворителя В равна ρ0 кг/м3, а его показатель преломления равен n0 (табл.2). Таблица 2 Зада чи

Вещество А

а, %

В

21 22 23 24 25

С12Н22О СН3СООН CCl3COOH C6H5COOH CH3COCH3

44 29 45 3,6 50

Н2О Н2О Н2О С6Н5СН3 С6Н6

n0

ρ0⋅10-3 кг/м3

n

ρ0⋅10-3 кг/м3

1,333 1,333 1,333 1,497 1,504

1,000 1,000 1,000 0,867 0,885

1,405 1,353 1,395 1,493 1,428

1,191 1,038 1,255 0,856 0,839

Таблица 3 Задачи

Т, К

1

2

3

4

5

Вещество

С2Н6О этанол С4Н8О2 уксусноэтиловый эфир С4Н10О диэтиловый эфир С3Н8О пропанол 1 С6Н14 н-гексан

Параметры

n ρ⋅10 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε -3

n ρ⋅10 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε -3

283

288

293

298

303

-

-

1,3614 0,7895

1,3595 0,7853

1,3576 0,7810

1,3798 0,913

1,3761 0,906

25,8 1,3728 0,900

20,0 1,3697 0,894

17,2 -

7,31

6,85

6,48

6,02

-

1,3555 0,725

1,3533 0,720

1,3497 0,714

1,3447 0,705

-

4,60 1,3886 0,810

4,45 1,3866 0,806

4,35 1,3854 0,804

4,18 1,3825 0,798

-

40,8 1,3802 0,668

29,6 1,3774 0,664

23,2 1,3751 0,659

18,3 1,3723 0,655

1,3696 0,651

1,913

1,910

1,902

1,895

1,887

Продолжение табл.3 С5Н12О пентанол-1

6

С7Н8 толуол

7

С8Н10 этилбензол

8

С4Н10О бутанол-1

9

СН4О метанол

10

С3Н6О ацетон

11 12

С2Н5Cl хлористый этил С6Н5Br бромбензол

13

14

С3Н6О2 уксуснометиловый эфир

n -3 ρ⋅10 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε n ρ⋅10-3 кг/м3 ε

1,4143 0,824

1,4123 0,820

1,4101 0,817

1,4095 0,815

-

21,1 1,5026 0,875

18,1 1,4998 0,871

16,1 1,4968 0,868

14,2 1,4941 0,864

-

2,37 1,5008 0,875

2,33 1,4988 0,871

2,30 1,4959 0,868

2,28 1,4927 0,864

-

2,52 1,4029 0,816

2,49 1,4001 0,812

2,48 1,3991 0,810

2,46 1,3964 0,805

-

14,6 -

12,9 -

11,6 1,3288 0,791

10,2 1,3264 0,787

-

-

1,3616 0,797

33,7 1,3590 0,791

23,0 1,3565 0,785

-

1,3733 0,904

35,5 1,3716 0,898

21,4 1,3669 0,890

13,1 1,3664 0,883

-

7,64 1,5667 1,507

9,64 1,5656 1,501

6,34 1,5598 1,493

5,70 1,5572 1,483

-

5,88 1,3642 0,946

5,62 1,3606 0,939

5,42 1,3594 0,934

5,22 1,3557 0,926

-

8,56

7,84

7,45

6,86

-

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

Вещество

Параметры

26

С4Н10О диэтиловый эфир

ρ⋅10-3 ε

27

С2Н5Cl хлористый этил С6Н5Br бромбензол С3Н8О пропанол - 1 С5Н12О пентанол-1

ρ⋅10-3 ε ρ⋅10-3 ε ρ⋅10-3 ε ρ⋅10-3 ε

Т, К 283 0,725 4,60

288 0,720 4,45

293 0,714 4,35

298 0,705 4,18

0,904 7,64

0,898 6,94

0,890 6,34

0,883 5,70

1,507 5,88

1,501 5,62

1,493 5,42

1,483 5,22

0,810 40,8

0,806 29,6

0,804 23,2

0,798 18,3

0,824 21,1

0,820 18,1

0,817 16,1

0,815 14,2

Продолжение табл. 4

28 29 30

31-41. По данным инфракрасных спектров и спектров комбинационного рассеяния двухатомных газов найдена постоянная В. Определите момент инерции вращения молекул вещества А и равновесное расстояние между атомами (табл.5). Таблица 5 Зада чи

Вещество А

31 32 33 34

Br2 H2 DF H35Cl

В⋅10-2,м

Задачи

Вещество А

В⋅10-2,м

0,162 121,6 31.40 20,88

37 38 39 40

HBr DBr F2 Cl2

16,71 8,46 2,16 0,49

H37Cl DCl

35 36

20,85 10,70

41

O2

2,9

42-55. По разности волновых чисел соседних линий поглощения ∆ν~ рассчитайте момент инерции, вращательную постоянную В (в Дж), приведенную массу, межъядерное расстояние, энергию вращения на вращательном квантовом уровне с j = 5 для молекул, приведенных в табл.6. Та Задача

42 43 44 45 46 47 48

∆ν~ ,м-1

Молекула 2

Н35Cl H35Cl 1 37 H Cl 2 37 H Cl 3 37 H Cl 1 39 H Cl 2 79 H Cl

1097 751 2132 1094 748 1706 864

3

Задача

49 50 51 52 53 54 55

Молекула 1

H27I H127I 12 14 C N Br2 H2 F2 DCl

∆ν~ ,м-1

блица 6

1313 444 380 16.2 12160 216 1070

3

56-61. Вычислите стандартную теплоту образования соединения (табл.7) из простых веществ, если известна его теплота сгорания (см.табл.2 приложения) при Т = 298 К и р= 1,0133⋅105 Па. Принять, что продукты сгорания СО2 (г), Н2О (ж) и N2 (г). теплоты сгорания С и Н2 соответственно равны: С (граф.) + О2 = СО2(г) - 393,51 кДж/моль. Н2 + ½ О2 = Н2О (ж) - 285,84 кДж/моль. Таблица 7

Задачи

Вещество

Задачи

Вещество

56 57 58

С10Н8 (к) - нафталин СН4 (г) - метан С6Н6 (ж) - бензол

59 60 61

С2Н2 (г) - ацетилен СН4ON2 (т) - мочевина C6H7N (ж) - анилин

62. Рассчитайте тепловой эффект реакции разложения глюкозы С6Н12О6 (к) = 2С2Н5ОН (ж) + 2СО2 при 298 К и 1,0133⋅105 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). o o 83-88. Вычислите ∆G298 (стандартную энергию Гиббса), ∆F298 (стандартную энергию 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. Таблица 8

Задача

Реакция (а)

67

СН4+Cl2=CH3Cl + HCl

68

Fe + Cl2 = FeCl2

Реакция (б)

CH3Cl(г)+3/2О2=СО2+Н2О(ж)+ +HCl ± - 687,0кДж ½Н2 + ½ Cl2 = HCl - 92,5кдж Fe(т) + 2HCl(aq) = FeCl2(aq)+ +H2(г) - 87,99 кДж FeCl2(т) + aq = FeCl2(aq) -81,71кДж HCl(г) + aq = HCl (aq) - 73,33кДж Н2(г) + Cl2(г) = 2HCl (г) - 184,36кДж

69

2C + 2H2 = C2H4

С2Н4 + Н2 = С2Н6 - 136,95 кДж С2Н6 + 7/2О2=2СО2 + Н2О(ж) -1559,83кДж С + О2 = СО2 - 393,51 кДж Н2 + ½ О2 = Н2О(ж) 285,84 кДж

70

N2 + 3H2 = 2NH3

2Н2 + О2 = 2Н2О(ж) - 571,68кДж 4NH3+3O2 = 6H2O(ж) + 2N2 - 1530,28 кДж

Таблица 9 Задача

Реакция

Задача

Реакция

71 72 73 74 75 76

2Н2 +СО = СН3ОН (г) 2СО2 = 2СО + О2 С2Н6 = С2Н4 + Н2 С + Н2О(г) = СО + Н2 4НСl + O2 = 2H2O(ж) + 2Сl2 2NO2 = 2NO + O2

77 78 79 80 81 82

SO2 + Cl2 = SO2Cl2 CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O(г) СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2 СО + Н2О(г) = СО2 + Н2 СО + 3Н2 = СН4 + Н2О (г) 2SO2 + O2 = 2SO3 Таблица 10

Задачи 83 84 85 86 87 88

Реакция 2HCl (г) = Н2 (г) + Cl2 (г) 2СО2(г) = 2СО(г) + О2 (г) MgCO3(к) = MgO (к) + СО2 (г) Mg(OH)2 (к) + СО2 = MgCO3(к) + Н2О (ж) СаС2(к) + 3СО (г) = СаСО3 (к) + 4С Fe3O4 (к) + 4Н2 (г) =3 Fe (к) + 4Н2О (г)

90. Считая Ср N2 равным 7/2 R[R = 8,314 Дж/(моль⋅К)] 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 = 1,0133⋅105 Па и Т1 = 298 К, в пар при р2 = 0,3123⋅105 Па и Т2 = 373 К. Принять Ср (ж) = Сv (ж) = 4,187⋅103 Дж(кг⋅К). удельная теплота испарения ∆Нисп = 2260,98⋅103Дж/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 2255,17⋅103Дж/кг. Удельная теплоемкость жидкой воды равна 4,184⋅103Дж/(кг⋅К). удельная теплоемкость водяного пара при р = const равна 1912 Дж/(кг⋅К). 94. Удельная теплота плавления свинца 24,6⋅106Дж/кг, tпл = 327оС. Определите ∆S для 4 моль свинца (молекула свинца состоит из одного атома). 0 95. Для химической реакции СО + Н2О ↔ СО2 + Н2 при 373 К ∆G298 = 6 25,6⋅10 Дж/кмоль. Рассчитайте константу равновесия.

96. Подсчитайте сродство Fe к кислороду воздуха ( pO2 =0,2 атм, или 2,0266⋅104Па) при

Т = 1000 К, если константа равновесия реакции 2Fe + O2 = 2FeO при этой температуре Кр = 2,45⋅1020 атм-1 = 2,418⋅1015 Па.* 97-104. Рассчитайте Кр и Кс при 300 К, если общее давление равно 0,8⋅105 Па, а равновесное количество вещества С равно х (табл.11). Задача 97 98 99 100 101 102 103 104

Таблица 11 х, моль 0,5 0,45 0,45 0,3 0,5 0,2 0,1 0,3

Реакция 2А + ½ В ↔ 2С А+В↔½С А+В↔С А + В ↔ 3С ½А+В↔С 3А + ½ В ↔ С 2А + 3В ↔ 2С ½ А + В ↔ 3С

105. Константа равновесия реакции СО + Н2О ↔ СО2 + + Н2 при 970 К и р = 1,0133⋅105 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 + ½ О2 ↔ Н2О (г) при 298 К Кр=1040 атм-1/2 (Кр = 3,14⋅1037Па-1/2)*. В какую сторону смещено равновесие этой реакции в стандартных условиях при 298К? Под0 . считайте ∆G298 107. Для реакции 2 NO2 = N2O4 при 298 К константа равновесия равна 12,27 атм-1. Определите направление реакции при общем давлении 1 атм и при следующих начальных парциальных давлениях веществ (расчет проведите в системе СИ)*: а) p N 2 O4 =0,2 атм; p NO2 =0,8 атм;

б) p N 2 O4 =0,8атм; p NO2 =0,2атм. 108-112. Зависимость константы равновесия Кр реакций от температуры выражается уравнением типа: a lg K p = + b lg T + cT + d . T Коэффициенты a, b, c, d даны в табл.12. Определите численное значение Кр при температуре Т. Постройте график зависимости lgKp = f(1/T) в пределах от (Т - 100) до (Т + 100) К. Как изменяется Кр с изменением температуры? Определите тепловой эффект ∆Н при температуре Т, указанной в табл.12. Результат выразите в системе СИ*. Таблица 12 Зада чи

108 109 110 111 112

Химическая реакция a

N2O4 ↔ 2NO2

b

c

d

Т,К

-2692

1,75

-0,00483

1,943

400

Ca(OH)2 ↔CaO + H2O (г)

-5650

0,67

0,000414

9,616

7000

2Cl ↔ Cl2 2Br (г) ↔ Br2 (г) 2SO2 + O2 ↔ 2SO3

12545

-1,153

0,000062

-7,32

1000

10024

-0,528

0,000018

-8,964

1000

10373

1,222

0

-18,806

700

*

Если за стандартное давление принять р0 = 1 атм, то ∆G0 = -RTlnKp, если р0 = 1,01325⋅105 Па, то ∆G0 = 95,828 ∆nT RTlnKp (Kp выражена в Па, R - в кдж/моль).

113. При 30оС степень диссоциации α 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 α 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 1,0133⋅105 Па 96,7оС, прирост удельного объема составляет 0,0000138 м3/кг, dT/dp = 3,2567⋅10-7 град/Па. 117. Определите температура кипения воды при давлении 2,0266⋅105 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 1,0133⋅105 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.

Таблица 13 Задача 123

Вещество

124

CHCl3 хлороформ

I2

o

t, C

Р, Па

137 150,7 160,9 169,9 170 20 30 40 50 60

26665 39999 53332 66664 79997 21465 33065 49198 71309 100663

Задача 125

126

Вещество

o

t, C

Р, Па

С2Н5ОС2Н5 диэтиловый эфир

0 10 20 30

24533 38265 577314 846633

О3 озон

-168,8 -153 -137 -125,2 -114,6 -118,3

639,9 4506,5 19546 44531 81571 112103

127-130. Определите, при какой температуре плавится Bi под давлением р, если плотности жидкого и твердого Bi при температуре его плавления (271оС) соответственно равны 10005 и 9637 кг/м3. Теплота плавления 10878,4 кДж/моль (табл.14). 131. Найдите изменение температуры плавления бензола при увеличении давления до 10,133⋅105 Па, если температура плавления его равна 5,6оС. Удельная теплота плавления бензола 128,031 кДж/кг, разность удельных объемов в жидком и твердом состоянии соответствует 1,301 ⋅10-5 м3/кг. 132. Превращение ромбической NH4NO3 в ромбоэдрическую форму при 32оС сопровождается поглощением 21,004 кДж/кг. Плотность при этом уменьшается с 1,72⋅103 до 1,66⋅103 кг/м3. Рассчитайте dT/dp (в град/Па). *

См. сноску к задаче 106.

Таблица 14 Задача

р⋅10-5, Па

Задача

р⋅10-5, Па

Задача

127

10,133

128

40,532

129

р⋅10-5, Па

20,2

Задача

130

р⋅10-5, Па

101,33

133. Давление насыщенного пара Н2О при 40оС равно 7375,9 Па. Вычислите давление пара раствора, содержащего 10г глицерина на 400 г Н2О. 134. Давление насыщенного пара Н2О при 50оС равно 12334 Па. Вычислите давление пара раствора, содержащего 0,01 моль нелетучего вещества 200 г Н2О. 135. Сколько глицерина С3Н8О3 должно быть растворено в воде (в %), чтобы давление пара раствора было на 2% ниже давления пара чистой воды? 136. Вычислите давление пара 5%-ного раствора сахара С12Н22О11 в воде при 100оС и процентное содержание глицерина в водном растворе, давление пара которого равно давлению пара 5%-ного раствора сахара. 137. Определите температуру кипения раствора 10г глюкозы в 90 г Н2О. Эбуллиоскопическая константа для воды 0,512. 138. Сколько граммов глицерина следует растворить в 0,002 м3 Н2О, чтобы осмотическое давление полученного раствора при 17оС было 2,026⋅105 Па? 139. Определите криоскопическую константу воды, зная, что раствор 0,524 г сахарозы С12Н22О11 в 75 г Н2О замерзает при 0,038оС. 140. Раствор, содержащий 0,5 г нелетучего растворенного вещества (с молекулярной массой 182) в 42 г бензола, кипит при 80,27оС. температура кипения чистого бензола 80,1оС. Определите молярную теплоту испарения бензола. 141. Удельная теплота испарения воды при температуре кипения равна 2253,02⋅103 Дж/кг. Определите температуру кипения водного раствора, содержащего 0,08 моль нелетучего растворенного вещества в 200 г Н2О. 142. Коэффициент распределения этилового спирта между CCl4 и водой равен 0,0244. Каковы будут концентрации (кмоль/м3) спирта в равновесных растворах, если 0,1 моль спирта распределятся между 400 мл Н2О и 600 мл CCl4? 143-145. Определите активность вещества А в растворе. Данные для расчета приведены в табл.15. Таблица 15 Зада чи

143 144 145

Вещество А

Бензол Вода Ацетон

Давление пара над раствором

р⋅10-5, Па 0,7999 0,9333 0,9466

t, oC 80 100 56

Температура и давление, при которых кипит вещество А

р′⋅10-5, Па 1,0133 1,0133 1,0133

t′ , oC 80 100 56

146. Давление пара раствора, содержащего 13г нелетучего растворенного вещества в 100 г воды, при 28оС равно 0,0365⋅105 Па. Рассчитайте молекулярную массу растворенного вещества, предполагая, что раствор идеальный. Давление пара воды при 28оС равно 0,0374⋅105 Па. 147. 68,4 г сахарозы (Мr = 342) растворено в 1000 г Н2О. Плотность раствора при 20оС 1,024⋅103 кг/м3. Давление пара чистой воды при 20оС, 0,0231⋅105 Па. Определите: а)давление пара над раствором; б) осмотическое давление. 148. Рассчитайте эбуллиоскопическую константу воды (температуру кипения 100оС), если удельная теплота испарения 2258,10⋅103 Дж/кг. 149. При распределении фенола между водой и бензолом получены следующие данные (С в кмоль/м3): С в воде С в бензоле

0,0316 0,077

0,123 0,159

0,327 0,253

0,750 0,390

Определите коэффициент распределения и показатель степени в формуле, описывающей закон распределения.

150-153. При перегонке вещества А с водяным паром смесь закипает под давлением 1,0133⋅105 Па при температуре tоС. Вещество А практически нерастворимо в воде. Вычислите, какое количество вещества А переходит в дистиллят с 1кг Н2О. Исходные данные приведены в табл.16. 154. Температура плавления фенола 40оС. раствор, содержащий 0,172 г ацетанилида С8Н9ON в 12,54 г фенола, замерзает при 39,25оС. Вычислите удельную теплоту плавления фенола. Таблица 16 Зада чи 150 151 152 153

Т.кип.смеси t, оС

Вещество А

Нитробензол Бромбензол Нафталин Камфора (Мr =152)

Парциальные давления пара ⋅10-5, Па Вещества А Воды

99,0

0,0359

0,9737

95,25

0,16132

0,85197

95,0

0,0206

0,8450

99,0

0,0360

0,9773

155-159. Давление пара чистых веществ А и В при температуре tоС указано в табл.17. Там же указаны молярные доли или соотношения веществ А и В в растворе. Определите: парциальные давления веществ А и В и общее давление над раствором: молярную долю вещества В в паре. При смешении компонентов образуются почти идеальные растворы. 160. При 27оС осмотическое давление раствора сахара в воде 1,05 атм. Определите осмотическое давление этого раствора при 0оС (задачу решите в системе СИ).

155 156 157

А Бензол Бензол Хлороформ

В Толуол » ССl4

158

Этанол

159

Хлорбензол

Метанол Толуол

tо С

Давление пара чистых веществ⋅10-5, Па

В 0,1853 0,0489 0,19066

Соотношение А и В в растворе

Вещества

Молярная доля в растворе вещества В

Задачи

Таблица 17

60 30 25

А 0,5133 0,1603 0,2653

20

0,05933

По 1 кг 1 моль ССl4 на 3 моль СНCl3 Продолжение таблицы 17 0,11826 По 0,1 кг

80

0,1930

0,3862

0,7 -

0,7

-

161. При 25оС давление паров воды равно 0,0316⋅105Па. 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 0,6626⋅105 Па, а CCl4, 1,93326⋅106 Па. При давлении 1,0133⋅105 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 0,05933⋅105 Па, а метанола - 0,11826⋅105 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 См⋅м2⋅кг-экв-1. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении 39,06 См⋅м2⋅кг-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 λ∞ 39,10 См⋅м2⋅кг-экв-1 и Кдис = 1,8⋅10-5. 170. Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора бромида таллия при 20оС равна 2,158⋅10-2 См⋅м-1. Эквивалентная электрическая проводимость этой соли при бесконечном разбавлении 13,83 См⋅м2⋅кг-экв-1. Вычислите растворимость бромида таллия. 171. Удельная электрическая проводимость раствора NH4OH при С1 = 0,0109 кмоль/м3 -2 -1 3 -2 -1 ℵ = 1,22⋅10 См⋅м ; при С2 = 0,0219 кмоль/м ℵ = 1,73⋅10 См⋅м . Рассчитайте соответствующие указанным концентрациям раствора значения эквивалентных электрических проводимостей, степеней диссоциации и концентрации ионов гидроксила. Определите также значение константы диссоциации данного электролита. Для NH4OH λ∞ = 27,1 См⋅м2⋅кг-экв-1. 172. При 18оС эквивалентная электрическая проводимость иодистоводородноё кислоты при бесконечном разбавлении λ∞ = 38,4 См⋅м2⋅кг-экв-1, а удельная электрическая проводимость HI (C = 0,406 кг-экв/м3) ℵ = 13,32⋅10-2 См⋅м-1. Каково значение активности ионов водорода в растворе? 173. Эквивалентная электрическая проводимость λ при 25оС раствора уксусной кислоты при разведении 32м3 равна 0,92 См⋅м2⋅кг-экв-1, λ∞ = 38,9 См⋅м2⋅кг-экв-1. Определите константу диссоциации. 174. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении пикрата калия при 25оС равна 10,397 См⋅м2⋅кг-экв-1, подвижность иона К+ 7,358 См⋅м2⋅кг-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 2,06⋅10-4 См⋅м-1, в то время как удельная электрическая проводимость используемой воды была 4,1⋅10-5 См⋅м-1. Подвижность иона Со2+ 4,3 См⋅м2⋅кг-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 См⋅м-1 при 25оС. Ионная электрическая проводимость Li+ 3,95 См⋅м2⋅кгэкв-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 4,79⋅10-5 См⋅м-1. Считая, что плотность раствора равна 1⋅103 кг/м3, рассчитайте рН этого раствора, если λH+ = 34,98 См⋅м2⋅кг-экв-1, а λC H COO − = 3,58 См⋅м2⋅кг-экв-1. 2

5

178. Определите λ∞ для NH4OH на основании следующих данных: λ∞Ва(ОН)2 = 22,88; λ∞ = ВаCl2 = 12,03; λ∞NH4Cl = 12,98 См⋅м2⋅кг-экв-1.

179. Абсолютные скорости движения ионов ½ Са2+ и NO3- при градиенте потенциала 100 В/м соответственно равны 6,2⋅10-8 и 7,4⋅10-8 м2⋅с-1⋅В-1. Определите числа переноса Са2+ и NO3- в растворе нитрата кальция. 180. Эквивалентная электрическая проводимость 0,00102 н. СН3СООН при 25оС равна 4,815 См⋅м2⋅кг-экв. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении 39,06 См⋅м2/моль. Рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации и константы диссоциации. 181. Вычислите эквивалентную электрическую проводимость 0,05 н. СН3СООН при о 25 С, если известно, что λ0=39,10 См⋅м2/моль и Кдис = 1,8⋅10-5. 182. Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора бромида таллия о при 20 С равна 2,158⋅10-2 См⋅м-1, удельная электрическая проводимость воды, применяемой для опыта, -0,044⋅10-4 См⋅м-1. Эквивалентная электрическая проводимость этой соли при бесконечном разведении равна 13,83⋅10-3 См⋅м2⋅моль-1. Вычислите растворимость бромида таллия. 183. При 18оС эквивалентная электрическая проводимость иодоводородной кислоты при бесконечном разведении λ0 = 38,4 См⋅м2⋅моль-1, а удельная электрическая проводимость HI (С = 0,406⋅10-3 моль/м3) ℵ = 13,32⋅10-2 См⋅м-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 См⋅м2⋅кг-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 1,75⋅10-5. 186. Вычислите концентрацию ионов водорода и рН водного раствора уксусной кислоты при 25оС, содержащей 0,1 кмоль/м3, Ка = 1,75⋅10-5. 187. Ag2CrO4 (т) = 2Ag+ + CrO42 − . Вычислите произведение растворимости Ag2CrO4, если его растворимость в воде 8,00⋅10-5 кмоль/м3 при 25оС. 188. Ток силой в 1,5А проходит через раствор CuSO4 в течение часа. Какова масса выделившейся меди? 189. При рафинировке меди ток силой в 50 А выделяет за 5 ч 0,281 кг Cu. Каков выход по току? 190. Сколько времени надо пропускать ток через раствор соли серебра, чтобы покрыть пластинку поверхностью 0,03 м2 слоем серебра толщиной в 15⋅10-6 м, если сила тока 0,5 А, а плотность серебра 10,5⋅103 кг/м3? 191-196. Рассчитайте изменение термодинамических функций ∆Н, ∆F, ∆G, ∆S для реакции работающего гальванического элемента по электрохимическим параметрам, приведенным в табл.18. Таблица 18 Зада чи

Реакция

t, oC

ЭДС, В

 dE  , В/град    dT  p

191 192 193 194 195 196

Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2 Ag Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb Ag + ½ Hg2Cl2 = AgCl + Hg Pb + PbO2 + 2H2SO4 = PbSo4+ 2H2O Zn + 2 AgO = ZnO + Ag2O Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

0 25 25 25 25 25

1,015 0,1880 0,0455 2,04 1,83 1,099

- 4,02⋅10-4 - 4,8⋅10-4 - 6,8⋅10-4 0,00136 - 5,7⋅10-5 - 4,3⋅10-4

197. Электродвижущая сила элемента Якоби-Даниэля, в котором концентрации ионов меди и цинка одинаковы, при 18оС равна 1,1 В. Вычислите ЭДС цепи, в которой концентрация Cu2+ равна 0,0005, а Zn2+ - 0,5 н. 198. ЭДС элемента Якоби-Даниэля

CZn 2 +

о

Cu | Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu = 1н CCu = 1н . 2+

равна 1,1 В при 18 С. Вычислите максимальную работу обратимой реакции, выразив её в джоулях и калориях. 199. Вычислите при 25оС ЭДС цепи: Ag | 0,1 н. AgNO3 | насыщ. NH4NO3 | 0,01 н AgNo3 | Ag Эквивалентная электрическая проводимость 0,1 н. AgNO3 равна 10,93 См⋅м2⋅кг-экв-1, а для 0,01 н. AgNO3 она равна 12,53 См⋅м2⋅кг-экв-1. 200. ЭДС цепи Стандартный водородный электрод

KCl (насыщ.)

Желудочный сок

Водородный электрод

равна 0,082 В. Определите рН желудочного сока. 201. Рассчитайте растворимость хлорида серебра в воде при 50оС, если при этой температуре ЭДС гальванического элемента Ag | AgCl (насыщ.) || 0,05 н. AgNO3 | Ag равна 0,199 В, а коэффициент активности Ag+ в растворе нитрата серебра при 50оС равен 0,9. 202. Цинковый электрод погружен в 0,1 н ZnSO4. Вычислите, насколько изменится потенциал Zn, если раствор ZnSO4 разбавить в 10 раз, предположив сначала, что кажущаяся степень диссоциации при разбавлении не изменяется, а затем, учитывая, что αкаж для 0,1 н. раствора равна 0,40, а для 0,01 н. - 0,64. 203. ПРAgCl = 1⋅10-10, ПPAgBr = 2⋅10-13. Вычислите ЭДС цепи: Ag | AgCl (насыщ. водный раствор) | AgBr (насыщ.водный раствор) |Ag.

204.Определите константу равновесия реакции, протекающей при 25оС в элементе Zn | Zn (a = 1)||Cu2+(a = 1)|Cu. ЭДС данного элемента равна 1,1 В. 205. Определите ЭДС элемента при 298 К. 2+

Pt

Хингидрон (насыщ.раствор)

СН3СООН С = 0,1 н

KCl

Hg Hg2Cl2

a Cl − = 1

Стандартный электродный потенциал хингидронного полуэлемента равен 0,6994 В. Константа диссоциации уксусной кислоты 1,79⋅10-5, потенциал каломельного полуэлемента равен 0,2819 В. 206. Определите ЭДС элемента p H2

Pt, H2 = 2 ⋅ 1,0133 ⋅ 105

H+

a H + = 0,1

Хингидрон [H+] (насыщ.раствор)

Pt

aH+ = 2

Стандартный электродный потенциал хингидронного полуэлемента равен 0,6994 В. 207. Для элемента Zn

ZnSO4 C1 = 0,05 кмоль/м3

ZnSO4 C1 = 0,005 кмоль/м3

Zn

При 298 К ЭДС равна 0,0217 В. если в разбавленном растворе j ± = 0,59, то каково его значение в более концентрированном растворе? 208. Стандартный потенциал Cd равен -0,4 В, а стандартный потенциал Ag равен 0,808 В по отношению к стандартному водородному электроду. Пренебрегая диффузионным потенциалом, вычислите ЭДС цепи: Ag

AgNO3 0,1 н.

Cd(NO3)2 0,5 кмоль/м3

Cd

Кажущаяся степень диссоциации Cd(NO3)2 в растворе равна 0,48, а AgNO3 - 0,81. 209. Вычислите константу равновесия реакции Cd+ZnSO4 ↔ Zn + CdSO4 при 298 К. Стандартный электродный потенциал ЕZn = -0,762 В, а ЕCd = -0,40В. 210. Какова ЭДС цепи Водородный электрод

0,5н. муравьиная кислота

1н. уксусная кислота

Водородный электрод

если не принимать во внимание диффузионный потенциал? Константа диссоциации муравьиной кислоты 1,77⋅10-10, а уксусной 1,8⋅10-5. 211. Электродвижущая сила цепи Водородный электрод

H2SO4 2 н.

KCl насыщ.

NaOH 0,1 н.

Водородный электрод

при 25оС равна 0,764 В. При указанной температуре кажущаяся степень диссоциации H2SO4 равна 0,5, а NaOH 0,9. Определите рН 0,1 н. NaOH, ионное произведение воды [Н+] [ОН-] и рН чистой воды. 212. Определите константу скорости протекания реакции взаимодействия циклогексиламина с бромистым аллилом C6H11NH2 + C3H5Br → C6H11NHC3H5 + HBr если известны следующие данные: t, мин х, % превращения

4 26,31

12 59,43

Опыт протекал при 100оС в бензольной среде. 213. Определите константу скорости реакции 2Ag + (NH4)2S2O8 → Ag2SO4 + (NH4)2SO4 если известны следующие опытные данные: t, мин

C Ag2 SO4 , моль/л

5 0,00030

15 0,00041

25 0,00056

16 66,25

35 0,00076

214. Разложение N2O5 является реакцией первого порядка, константа скорости которой равна 0,002 мин-1 при 300оС. Определите (в %), сколько разложится N2O5 за 2ч. 215. В некоторой мономолекулярной реакции половина вещества распадается за 1000с. Сколько времени необходимо для разложения 0,9 ч первоначального количества? 216. Во сколько раз потребуется больше времени, чтобы в мономолекулярной реакции прореагировало 99,9% исходного вещества по сравнению с тем временем, которое необходимо на первую половину реакции? 217. Омыление этилацетата NaOH является реакцией бимолекулярной. Для нейтрализации пробы в 100 см3 реагирующей смеси в различные моменты после начала реакции расходовалось на нейтрализацию NaOH в отдельных пробах следующее количество 0,043 н. HCl: t, мин n - количество 0,043 н. HCl, см3

0 61,95

4,89 50,59

10,37 42,40

28,18 29,36

∞ 14,92

Температура равна 10оС. Вычислите константу скорости этой реакции при указанной температуре. 218. Определите порядок реакции превращения цианата аммония в мочевину по следующим данным: С, кмоль/м3 t, ч

0,2 9,45

0,1 19,15

0,05 37,07

219. Превращение органического вещества (реакция первого порядка) при 60оС прошло за 10 мин на 75,2%. Вычислите константу скорости реакции. 220. 0,01 н. раствор этилацетата СН3СООС2Н5 омыляется 0,002 н. NaOH за 28 мин на 10%. Через сколько минут он будет омылен до такой же степени 0,005 н. NaOH? 221. При гидролизе пропилацетате CH3COOC3H7 были получены следующие данные: Время от начала реакции, мин Количество разложившегося эфира, %

60 18,17

350 69,12

Вычислите время, в течение которого разложилась половина начального количества эфира. 222. Константа скорости бимолекулярной реакции образования муравьиной кислоты действием пероксида водорода Н2О2 на формальдегид НСОН равна 0,754, если концентрацию выразить в молях на литр, а время в часах. Сколько граммов муравьиной кислоты образуется через час после начала реакции, если смешать 1 л раствора 1 М НСОН с 3 л 1М Н2О2? 223. При омылении метилацетата СН3СООСН3 гидроксидом натрия в течение 10 мин омыляется 20% эфира, если начальные концентрации растворов составляют 0,01 моль/л. Какова будет концентрация метилового спирта через 30 мин после начала реакции?

224. Раствор сахара концентрации 0,3 моль/л в течение 30 мин инвертируется на 33%. Через сколько времени инвертируется 80 и 90% сахара? 225-227. В табл. 19 приведены значения констант скоростей реакций r1 и r2 при температурах t1 и t2. Вычислите константу скорости заданной реакции при температуре t3 и определите, сколько вещества прореагировало к моменту времени t, если начальные концентрации С0 реагирующих веществ одинаковы. Порядок реакции считать по молекулярности. 228. Константа скорости реакции 2 NO + O2 = 2NO2 при 0о равна 0,00363, а при 86оС равна 0,00112. Вычислите по формуле Аррениуса константу, скорости этой реакции при 25оС. 229. Скорость реакции N + O2 → NO + O в газовой фазе изучалась в высокочастотном разряде. Найдены следующие значения константы скорости: Т, К r, см3⋅моль-1⋅с-1

586 1,63⋅1010

910 1,77⋅1011

Определить энергию активации. Таблица 19 Зада чи

Реакции

t1 , o C

225 226 227

2HI=H2+I2 2NO+O2=2NO2 2NO2=2NO+O2

356 0 600

r1 8,09⋅10-5 0,00363 83,9

t2 , o C 389 86 640

r2 5,88⋅10-5 0,00112 407

t3 , o C 374 50 620

t, мин

Со , кмоль/м3

68 40 60

2,5 1,5 2,0

230-239. В табл.20 приведены значения констант скоростей при двух различных температурах Т1 и Т2. Вычислите энергию активации реакции и определите, сколько вещества прореагировало к моменту времени t, если начальные концентрации Со реагирующих веществ одинаковы. Порядок реакции считать по молекулярности. Таблица 20 Реакции

Т1, К

r1*

Т2, К

r2*

t, мин

Со , кмоль/ м3

Н2+Br2→2HBr H2+I2→2HI 2NO→N2+O2 PH3→1/2P2+ +3/2H2 SO2Cl2→SO2+ + Cl2 (CH2)3→CH3 -

574,5

0,0856

497,2

0,00036

60

0,03 2,83

Зада чи

230 231 232 233 234 235 236 237

599

0,00146

679

0,0568

28

1525,2

47059

1251,4

1073

45

2,83

953,2

0,0183

918,2

0,0038

80

0,87

552,2

0,609⋅10-4

593,2

0,132⋅10-2

35

2,5

833,2

0,00687

923,2

0,146

40

1,52

655,0

0,5310

745

67,7

10

0,8

283

2,307

318,1

21,6

15

0,90

CO+H2O→CO2+

288

0,0003

313

0,008

90

3,75

C6H5CH2Br+C2 H5OH→C6H5CH2

298

1,44

388

2,01

100

2,75

CH=CH2 COCl2→CO+Cl2

CH3COOC2H5+ +NaOH→CH3CO ONa+ C2H5OH

238

+H2

239

OC2H5+HBr *

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 о до 100 С, если энергия активации равна 125,61⋅106 дж/моль? 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 = 12,8⋅10-3; 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 = 17,7⋅10-3 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=12,5⋅10-3 и b = 7,73. 246. Для водного раствора пропилового спирта определены следующие значения констант уравнения Шишковского (при 293 К): а = 14,4⋅10-3 Н/м, b = 6,6. Вычислите поверхностное натяжение раствора с концентрацией, равной 1кмоль/м3. При этой температуре σ 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∞ = 6,0⋅10-9 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∞ = 8,7⋅10-9 кмоль/м2; b=42. 249. Какова площадь, приходящаяся на одну молекулу изомаслянной кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух, если предельная адсорбция Г∞ = 5,42⋅10-9 кмоль/м2? 250. Вычислите поверхностное натяжение глицерина, если в капилляре с радиусом r = -3 0,4⋅10 м он поднялся на высоту h = 26,8⋅10-3 м. Плотность глицерина ρ = 1,26⋅103 кг/м3. 251. Каково поверхностное натяжение ртути, если в стеклянном капилляре с радиусом r = 0,6⋅10-3м столбик её опустился на 12⋅10-3м ниже уровня ртути в сосуде и ρHg = =13,53⋅103 кг/м3? 252. Для водного раствора пропилового спирта определены следующие значения констант уравнения Шишковского (при 293 К): а = 14,4⋅10-3; b = 6,6. Вычислите поверхностное натяжение раствора с концентрацией, равной 1 кмоль/м3. Поверхностное натяжение воды равно 72,53⋅10-3 Н/м. 253. Даны константы уравнения Шишковского для водного раствора валериановой кислоты при 273 К: а = 14,72⋅10-3; b = 10,4. При какой концентрации поверхностное натяжение раствора будет составлять 52,1⋅10-3 Н/м, если поверхностное натяжение воды при 273 К равно 75,49⋅10-3 Н/м? 254. используя константы уравнения Шишковского (а= 12,6⋅10-3; b = 21,5), рассчитайте поверхностное натяжение водных растворов масляной кислоты при 273К для следующих концентраций (кмоль/м3): 0,007, 0,021, 0,05, 0,104 и постройте кривую в координатах σ = f (С). Поверхностное натяжение воды при этой температуре равно 75,49⋅10-3 Н/м. 255. Пользуясь графическим методом, определите поверхностную активность масляной кислоты на границе её водного раствора с воздухом при 293 К по следующим экспериментальным данным: С, кмоль/м3 σ⋅103, Н/м

0,00 72,53

0,021 68,12

0,050 63,53

0,104 58,60

0,246 50,30

256. Вычислите адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водного раствора с воздухом при 273 К и концентрации 0,1 кмоль/м3, если зависимость поверхностного натяжения от концентрации выражается уравнением Шишковского: σ = σ0 - 16,7⋅10-3 ln(1+21,5С); σ0 = 75,49⋅10-3 Н/м. 257. Определите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух при 273 К и концентрации 0,5 кмоль/м3 по константам Шишковского: а=12,5⋅10-3 и b = 7,73.

258. Вычислите адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух при 283 К и концентрации 0,104 кмоль/м3, используя следующие экспериментальные данные: С, кмоль/м3 σ⋅103, Н/м

0,00 74,01

0,021 69,51

0,050 64,30

0,104 59,85

0,246 51,09

0,489 44,00

259. По экспериментальным данным постройте кривую адсорбции СО2 на цеолите при 293 К и с помощью графического метода определите константы уравнения Ленгмюра: Равновесное давление р⋅10-2, Па Адсорбция Г⋅103, кг/кг

1,0

5,0

10,0

30,0

75,0

100,0

200,0

35,0

86,0

112,0

152,0

174,0

178,0

188,0

260. Используя уравнение Ленгмюра, вычислите величину адсорбции азота на цеолите при давлении р = 2,8⋅102 Па, если Г∞ = 38,9⋅10-3 кг/кг, а b = 0,156⋅10-2. 261. По экспериментальным данным адсорбции СО2 на активированном угле определите константы уравнения Ленгмюра и постройте кривую адсорбции: Равновесное давление р⋅10-2, Па Адсорбция Г⋅103, кг/кг

9,9

49,7

99,8

200,0

297,0

398,5

32,0

70,0

91,0

102,0

107,3

108,0

262. По константам уравнения Ленгмюра Г∞ = 182⋅10 кг/кг, а b = 0,1⋅10-2 Па-1 рассчитайте и постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле в пределах следующих равновесных давлений газа: от 10⋅102 до 400⋅102 Па. 263. Постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 231оС и определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные: Равновесное давление р⋅10-2, Па Адсорбция Г⋅103, кг/кг

-3

10,0

44,8

100,0

144,0

250,

452,0

32,3

66,7

96,2

117,2

145,0

177,0

264. Используя константы эмпирического уравнения Фрейндлиха К = 1,6⋅10-3 и 1/n = 0,48, постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 271оС в интервале давлений от 2⋅102 до 30⋅102 Па. 265. Вычислите удельную поверхность раздела фаз гидрозоля полуторного сульфида мышьяка As2S3, средний диаметр частиц которого 120⋅10-9 м, а их плотность ρ=3,43⋅103 кг/м3 (ответ дайте в м-1 и м2/кг). 266. Определите удельную поверхность раздела фаз суспензии каолина (плотность которого ρ = 2,5⋅103 кг/м3), если её частицы принять шарообразными и средний диаметр частиц считать равным 0,5⋅10-6 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 4,35⋅10-7 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,% σ⋅103, Дж/м2

0 48

0,018 44,49

0,036 42,81

0,073 40,41

Формула метилового оранжевого: HO3S - C6H4 -N = N - C6H4 - N(CH3)2 268. После перемешивания 1⋅10-3 кг порошка костяного угля с 1⋅10-4 м3 раствора метиленового голубого с концентрацией 10-4 кмоль/м3 равновесная концентрация последнего равна 0,6⋅10-4 кмоль/м3. Если навеску угля удвоить (2⋅10-3 кг), равновесная концентрация раствора становится равной 0,4⋅10-4 кмоль/м3. Используя уравнение Лэнгмюра, рассчитайте удельную поверхность угля. Площадь молекулы метиленового голубого в монослое равна 65⋅10-20м2.

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 = 21⋅10-20 м2. 270. Вычислите удельную поверхность катализатора Sуд, на которой при образовании монослоя адсорбируется 103 см3/г азота при р = 1,0133⋅105 Па и 273К. Эффективная площадь, занимаемая молекулой азота в монослое, равна 16,2⋅10-20м2. 271. При 273К и соответствующем давлении 1 кг активированного угля адсорбирует следующее количество азота: р⋅10-3, Па g N 2 ⋅ 10 3 , кг

0,524 1,234

7,495 12,886

Определите константы b и Г∞ уравнения Лэнгмюра, а также степень ϕ заполнения поверхности угля при р = 3⋅103 Па. 272. Вычислите площадь Sмол, приходящуюся на молекулу стеариновой кислоты и толщину пленки δ, покрывающей поверхность воды, если известно, что 0,1⋅10-6 кг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды, равную 5⋅10-2 м2. Молекулярная масса стеариновой кислоты равна 284, плотность 0,85⋅103 кг/м3. 273. Определите константы уравнения Фрейндлиха при адсорбции СО коксовым углем. Условия опыта: р⋅10-3, Па х/т, а, ммоль/кг

1,34 0,38

2,50 0,58

4,25 1,016

5,71 1,17

7,18 1,33

8,90 1,46

274. Постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 231оС и определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные: Равновесное давление р⋅10-2, Па Адсорбция Г⋅103, кг/кг

10,0

44,8

100,0

144,0

250,0

452,0

32,3

66,7

96,2

117,2

145,0

177,0

275. При адсорбции бензойной кислоты углем из раствора в бензоле при 25оС получены следующие данные: С⋅10-3, моль/м3 х/т, моль/кг

0,006 0,44

0,025 0,78

0,053 1,04

0,118 1,44

Определите графическим способом константы уравнения Фрейндлиха. 276. Вычислите радиусы монодисперсных фракционированных частиц соединений ртути, оседающих в воде под действием силы тяжести, если при плотности частиц ρr=10⋅103 кг/м3, температуре воды t = 15oC, плотности ρ0 = =0,99913 кг/м3 и вязкости η0 = 1,15⋅10-3 Па⋅с частицы осели на 1 см в первом опыте за 5,86 с, во втором - за 9,8 мин, а в третьем - за 16 ч. 277. Вычислите, через какое время осядут на 10 см коллоидный частицы соединения ртути, имеющие радиусы 1- и 1 мкм при условиях предыдущей задачи. 278. С какой скоростью осаждаются частицы аэрозоля хлорида аммония (плотность ρ =1,5⋅103 кг/м3), имеющие радиус 4,5⋅10-7 м. Вязкость воздуха можно принять равной 1,76⋅10-5 Па⋅с, а плотностью воздуха пренебречь. 279. Вычислите и сравните величину осмотического давления двух монодисперсных гидрозолей золота одинаковой концентрации по массе, но различной дисперсности, если радиусы частиц в них равны r1= 25нм и r2 = 50нм. 280. постройте кривую распределения по радиусом для суспензии TiO2 в бутилацетате, используя следующие экспериментальные данные: Время оседания t, c Количество осевшей суспензии Q, % 3

3

60

180

300

600

900

1800

16,0

60,0

75,0

87,0

92,0

100

3

Плотность TiO2 равна 3,82⋅10 кг/м , плотность среды ρ0=0,87⋅10 кг/м3, вязкость ее η= 0,79⋅10-3 Па⋅с, высота h=11⋅10-2 м.

281-284. Вычислите средний квадратичный сдвиг коллоидных частиц с радиусом r при броуновском движении и температуре Т за время t при вязкости среды η. Данные для расчета приведены в табл. 21. Таблица 21 Зада чи

Коллоидная система

Радиус частиц

Т, К

t, с

η, Па⋅с

1,7⋅10

281

Аэрозоль NH4Cl

1⋅10

-6

273

5

282

Гидрозоль Fe(OH)3

1⋅10

-8

293

4

283

Аэрозоль NH4Cl

1⋅10

-7

273

5

288

1

284

-6

6,5⋅10

Эмульсия

-5

10-3 -5 1,7⋅10 10-3

285-287. Рассчитайте коэффициент диффузии коллоидных частиц радиуса r при вязкости η и температуре Т. Данные для расчета приведены в табл.22. Таблица 22 Зада чи

285 286 287

Коллоидная система

Аэрозоль оксида цинка Мицеллы мыла в воде Суспензия глины в воде

r, м

η, Па⋅с

Т,К

2⋅10-6 1,25⋅10-10 1⋅10-7

1,7⋅10-5 6,5⋅10-4 6,5⋅10-4

283 313 313

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. Таблица 23 Зада чи

288 289 290 291 292 293

Характеристика золя

Масляный туман Гидрозоль серы Водяной туман Гидрозоль золота Масляный туман Дым мартеновской печи

11

V⋅10 , м3

n

1,33 2

50 100

25⋅10-6 6,5⋅10-5

С, кг/м3

ρ⋅10 , кг/м3

Средний r или l

0,9 1

Радиус »

-3

3

60

15⋅10-6

1

»

1,6

70

7⋅10-6

19,3

Ребро куба

1,5

53

21⋅10-6

0,92

Радиус

2

80

⋅10-4

2

Ребро куба

294. Сравните интенсивности светорассеяния высокодисперсного полистирола, освещенного монохроматическим светом с длиной волны λ1 = 680⋅10-9 м, а затем с длиной волны λ2 = 420⋅10-9 м (α = 4). 295. Используя уравнение Рэлея, сравните интенсивности светорассеяния двух эмульсий с равными радиусами частиц и концентрациями: бензола в воде (показатель преломления С6Н6 n = 1,50) и н-пентана С5Н12 (n = 1,36). Показатель преломления воды n0 = 1,33. 296. Сравните интенсивности светорассеяния эмульсий бензина в воде (показатель преломления n1 = 1,38) и тетралина в воде (n2 = 1,54) при 293 К. Показатель преломления воды n0 = 1,33. Размер частиц и концентрации эмульсий одинаковы. 297. В каком случае и во сколько раз интенсивность светорассеяния латекса полистирола больше: при освещении светом с λ1 = 530⋅10-9 м или с λ2 = 680⋅10-9 м? 298. С помощью нефелометра сравнивались мутности двух гидрозолей мастики равных концентраций. Получены следующие экспериментальные данные: мутности определяемого и стандартного золей стали одинаковыми при высоте освещенной части первого золя h1 = 5⋅10-3 м и высоте второго золя h2 = 19,0⋅10-3 м. Средний радиус частиц стандартного золя r =120⋅10-9м. Определите радиус частиц второго золя. 299. Рассчитайте средний радиус частиц гидрозоля латекса полистирола, пользуясь данными, полученными с помощью нефелометра: высота освещенной части стандартного

золя h1 = 8⋅10-3 м, средний радиус частиц r =88⋅10-9м, высота освещенной части неизвестного золя h2 = 18⋅10-3 м. Концентрации стандартного и неизвестного золя одинаковы. 300. При прохождении света с длиной волны λ = 610 мкм через слой золя мастики толщиной d при концентрации С были получены следующие данные: С, % d, мм Интенсивность прошедшего света, %

1,0 2,5

0,6 2,5

0,20 2,5

0,10 5,0

0,06 20,0

0,02 20,0

0,01 30,0

14,4

27,0

63,9

65,8

37,1

70,1

77,8

Вычислите коэффициент поглощения К и сделайте вывод о справедливости закона Ламберта - Бера. 301. При пропускании света с длиной волны λ = 550-600 мкм через желто-зеленый светофильтр и слой золя гликогена толщиной d получены следующие данные: d, мм Интенсивность прошедшего света, %

2,5

5

10

15

20

92,5

85,5

73

64

55

Вычислите оптическую плотность D (коэффициент экстинции) и оцените справедливость закона Ламберта-Бера. 302-308. Вычислите электрокинетический потенциал частиц золя по следующим данным, полученным в опытах по электрофорезу (см.табл.24). Таблица 24 Зада чи

302 303 304 305 306 307 308

Название вещества дисперсной фазы и среды

Золото - вода Висмут - вода Олово - этанол Сульфид мышьяка (III) вода Берлинская лазурь - вода Свинец - метанол Кварц - вода (суспензия)

Скорость перемещения частиц и, м/с

Градиент поля Н, В/м

ε

η, Па⋅с

-2,2⋅10-6 +1,1⋅10-5 -1,8⋅10-6 -1,73⋅10-5

100 1000 500 800

81 81 25,5 81

0,001 0,001 0,00123 0,001

-2,00⋅10-5 +6,6⋅10-6 -3,0⋅10-5

500 300 1000

81 34 81

0,001 0,000612 0,001

Знак скорости означает направление движения частиц: (-) - к аноду, (+) - к катоду. Форму частиц считать сферической во всех задачах. 309. Определите ξ - потенциал поверхности кварца в водном растворе хлорида калия, если объемная скорость раствора, переносимого через мембрану током I = 8⋅10-4 А при электроосмосе, равна V = 0,15⋅10-3 м3⋅с-1, а удельная электрическая проводимость раствора KCl равна 1,6⋅10-2 См⋅м-1. Вязкость раствора η и относительную диэлектрическую проницаемость ε считать равными воде, т.е. взять величины, указанные в задаче 308. 310. Вычислите скорость электрофореза частиц гидрозоля платины при градиенте внешнего поля 1200 В⋅м-1, если ξ-потенциал их равен 0,044 В, ε и η такие же, как у воды (см. табл.24). 311. Какое количество раствора Al2(SO4)3 концентрации 0,01 кмоль/м3 требуется для коагуляции 10-3 м3 золя Al(OH)3? Порог коагуляции γ = 96⋅10-6 кмоль/м3. 312. Для коагуляции 10⋅10-6 м3 золя AgI требуется 0,45⋅10-6 м3 раствора Ba(NO3)2. Концентрация электролита равна 0,05 кмоль/м3. Рассчитайте порог коагуляции золя. 313. Какое количество электролита K2CrO4 нужно добавить к 1⋅10-3 м3 золя Al2O3, чтобы вызвать его коагуляцию? Концентрация электролита 0,01 кмоль/м3, порог коагуляции γ = 0,63⋅10-3 кмоль/м3. 314. Электрокинетический потенциал золя апельсинового сока равен ξ = 50мВ. Определите скорость и электрокинетическую подвижность частиц сферической формы, если относительная диэлектрическая проницаемость ε=54,1, приложенная внешняя ЭДС Еэ = 120В, расстояние между электродами L = 40 см, вязкость η = 4,5⋅10-3 Па⋅с, коэффициент формы частиц f = 0,67.

315. Определите электрокинетический потенциал 20%-ного коллоидного раствора сахарозы при градиенте внешнего электрического поля Е = 400 В/м, относительной диэлектрической проницаемости ε=69,4, вязкости η=1,5⋅10-3 Па⋅с и скорости электрофореза и = 13,5 мкм/с. Коэффициент формы частиц f = 0,67. 316. Определите необходимую величину внешнего электрического поля при электрофорезе сферических частиц золя алюминия в этилацетате , если электрокинетический потенциал ξ = 42 мВ, относительная диэлектрическая проницаемость ε = 6, вязкость η=0,43⋅10-3 Па⋅с и скорость электрофореза и = 1,5⋅10-5 м/с. коэффициент формы частиц f= 0,67. 317. Определите потенциал течения, если через пленку продавливается 42,4%-ный водный раствор этилового спирта при давлении р = 20⋅103 Па. Удельная электрическая проводимость раствора χ = 1,3⋅10-2 См⋅м-1, относительная диэлектрическая проницаемость ε = 41,3, вязкость η = 0,9⋅10-3 Па⋅с, электрокинетический потенциал ξ = 16⋅10-3В. 318. Определите порог коагуляции золя Al2O3, если коагуляция происходит при добавлении 50 мл электролита K2CrO4 концентрации 0,01 кмоль/м3 к 10-3 м3 золя. 319. Коагуляция 10-5 м3 золя AgI наблюдается при добавлении к нему 5 мл электролита Ca(NO3)2 концентрации 0,01 кмоль/м3. На основании теории ДЛФО определите концентрацию 10-6 м3 электролита Al(NO3)3, которая вызывает коагуляцию 10-5 м3 данного золя. 320. Коагуляция 3⋅10-5 м3 золя AgI наблюдается при добавлении к нему 30 мл электролита KNO3 концентрации 1 кмоль/м3. На основании теории ДЛФО определите концентрация 10-7 м3 электролита Al(NO3)3, которая вызывает коагуляцию 10-5 м3 данного золя. 321. Время половинной коагуляции θ золя золота в воде при действии хлорида натрия равно 20 с. Определите время, за которое концентрация золя уменьшится в 10 раз. Константу скорости коагуляции вычислите по формуле К=4RT/ (3ηNA); η = 10-3 Па⋅с; Т = 300 К. 322. Константа скорости коагуляции золя К = 5⋅10-18 м3⋅с-1. Начальная концентрация золя составляет 3⋅10-14 м-3. Определите концентрацию золя через 30 мин. 323. При исследовании кинетики коагуляции золя золота раствором хлорида натрия получены следующие экспериментальные данные: Время коагуляции τ, с Общее число частиц в 1 м3 n⋅10-14

0

120

240

420

600

900

2,69

2,25

2,02

1,69

1,47

1,36

Определите константу скорости коагуляции по Смолуховскому графическим методом и сравните её с константой, рассчитанной по формуле К = 4RT/ (3ηNA); η = 10-3 Па⋅с; Т=293 К. 324. Экспериментально получены следующие данные по коагуляции гидрозоля золота раствором NaCl: Время коагуляции τ, с Общее число частиц в 1 м3 n⋅10-14

0

60

120

420

900

5,22

4,35

3,63

2,31

1,48

Определите константу скорости коагуляции по Смолуховскому графическим методом и сравните её с константой, рассчитанной по формуле К = 4RT/(3ηNA); η = 10-3 Па⋅с; Т=300 К. 325. Пользуясь экспериментальными данными, определите графическим методом константу скорости коагуляции по Смолуховскому и время половинной коагуляции θ: Время коагуляции τ, с Общее число частиц в 1 м3 n⋅10-14

0

60

120

180

300

420

600

20,22

11,0

7,92

6,30

4,82

3,73

2,86

326. Определите графическим методом константу скорости коагуляции по Смолуховсому и время половинной коагуляции θ для золя золота по следующим экспериментальным данным: Время коагуляции τ, с Общее число частиц в 1 м3 n⋅10-14

0

20

60

120

240

480

20,20

14,70

10,80

8,25

4,89

3,03

327. Во сколько раз уменьшится порог коагуляции золя, если для коагуляции вместо 0,5 кмоль/м3 NaCl (его требуется 1,2⋅10-6 м3 на 10⋅10-6 м3 золя) использовать 0,036 кмоль/м3 MgCl2 (0,4⋅10-6 м3 на 10⋅10-6 м3 золя) и 0,01 кмоль/м3 AlCl3 (0,1⋅10-6 м3 на 10⋅10-6 м3 золя)? Полученные значения γ сопоставьте с зависимостью порога коагуляции от величины заряда ионов, установленной Дерягиным-Ландау. 328. Как изменится порог коагуляции, если для коагуляции 10⋅10-5 золя AgI вместо 1,5⋅10-6 м3 KNO3 концентрации 1 кмоль/м3 взять 0,5⋅10-6 м3 Ca(NO3)2 концентрации 0,1кмоль/м3 или 0,2⋅10-6 м3 Al(NO3)3 концентрации 0,01 кмоль/м3? Полученные величины порога коагуляции сопоставить с зависимостью от величины порога коагуляции сопоставить с зависимостью от величины заряда ионов, установленной Дерягиным -Ландау. 329. Рассчитайте молекулярную массу полистирола по величине характеристической вязкости [η] = 0,105. Растворитель-толуол; константы уравнения Марка-Хаувинка: К= 1,7⋅105 ; α = 0,69. 330. Вычислите скорость истечения жидкости из капилляра длиной l = 5⋅10-2 м с радиусом течения r = 25⋅10-5 м под давлением р = 980 Па. Вязкость жидкости η = 2⋅10-3 Па⋅с. 331. Какова вязкость глицерина, если из капилляра длиной l = 6⋅10-2 м и с радиусом сечения r = 1⋅10-3 м глицерин вытекает со скоростью 14⋅10-10 м3/с под давлением р = 200 Па? 332-334. Определите отношение ϕ частиц (сферической формы) в суспензии, если вязкость её на указанный ниже процент более вязкости дисперсионной среды (ϕ=Vd/VΣ, где VΣ и Vd - объемы общий и дисперсной фазы): Задачи Увеличение вязкости, %

255 2

256 3

257 5

335. Как изменилась степень дисперсности у коллоидного раствора при испарении, если осмотическое давление его уменьшилось в 1000 раз? 336. В каком отношении находятся осмотические давления двух коллоидных растворов одного и того же вещества с равными концентрациями по массе, если в одном из растворов средний радиус частиц r1 = 2 ⋅ 10 −8 м, а в другом r2 = 3 ⋅ 10 −7 м? 337. Определите коэффициент диффузии сахарозы С12Н22О11 при t = 15оС. Плотность сахара ρ = 1,587⋅103 кг/м3, вязкость раствора η = 0,001 Па⋅с, молекулу сахара рассматривать как сферическую. 338. Вычислите молекулярную массу мальтозы, её плотность ρ = = 1,5⋅103 кг/м3, вязкость раствора η = 0,001 Па⋅с, коэффициент диффузии D = 0,373 см2/сут, Т = 293К. 339. Вычислите молекулярную массу вискозы, если коэффициент диффузии её при t = о 18 С D = 0,0695 см2/сут, плотность ρ = = 2,39⋅103 кг/м3, вязкость раствора η = 0,00115 Па⋅с. 340. Вычислите постоянную Авогадро по данным работы Перрена. Им исследовалось при t = 15оС распределение по высоте частиц суспензии гуммигута в воде, диаметр которых равен 0,52⋅10-6м. Измерения показали, что с поднятием оси горизонтального микроскопа на 6⋅10-6 м число частиц уменьшается в 2 раза. Плотность гуммигута ρ = 1,56⋅103 кг/м3, плотность воды ρ0 = 1,56⋅103 кг/м3. 341-345. По данным вискозометрических определений характеристической вязкости [η] растворов ВМС и значениям констант К и α уравнения Марка - Хаувинка рассчитайте молекулярную массу полимеров, указанных в табл.25. Таблица 25 Зада чи

341 342 343 344 345

Полимер Натуральный каучук Поливиниловый спирт Поливинилацетат » Нитроцеллюлоза

Растворитель Бензол Вода Хлороформ Бензол Ацетон

ρ, м3/кг 0,126 0,150 0,340 0,225 0,204

К⋅105 5,0 4,53 6,5 5,7 0,89

α 0,67 0,74 0,71 0,70 0,9

346. Установлено, что связь между характеристической вязкостью и молекулярной массой Мr раствора полиизобутилена при 20оС описывается формулой [η] = 3,60⋅10-4 M r0,64 . Определите молекулярную массу фракции полизобутилена в растворе с характеристической вязкостью 1,80м3/кг. 347. Раствор 1 г белка гемоглобина в 1 л воды имеет осмотическое давление 3,6⋅10-4 атм при 25оС. Определите молекулярную массу и массу частицы гемоглобина. При расчете принять, что все осмотическое давление обусловлено только частицами белка. Расчет проведите в системе СИ. 348. Рассчитайте молекулярную массу поливинилацетата в ацетоне, пользуясь данными вискозометрического метода (константы: К = 4,2⋅10-5, α = 0,68): Концентрация раствора С, кг/м3 Удельная вязкость η − η 0 η0

1,0

3,0

5,0

7,0

0,14

0,465

0,84

1,3

349. Определите молекулярную массу этилцеллюлозы в толуоле, используя данные вискозометрического метода (константы: К = 11,8⋅10-5, α = 0,666): Концентрация полимера в растворе С, кг/м3 Приведенная вязкость η − η0 , м3/кг η0 C

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

0,163

0,192

0,210

0,240

0,263

350. Определите молекулярную массу поликапронамида в м-крезоле, используя экспериментальные данные метода ультрацентрифугирования (К = 8,7⋅10-5, b = 0,45): Концентрация раствора С, кг/м3 Константа седиментации S0, с

1,0 0,6 70

1,5

2,0

2,5

3,0

4,0

0,556

0,476

0,446

0,409

0,333

351-253. По значениям константы седиментации S0 при бесконечном разбавлении, полученным методом ультрацентрифугирования коллоидных систем, и заданным константам К и b рассчитайте молекулярную массу ВМС, указанных в табл.26. Таблица 26 Задачи

351 352 353

Система

Полиамид в м - крезоле Полиамид в метанолн Поликапронамид в гексафторизопропаноле

S0 , с 0,77

К⋅103 8,7

1,95

18,6

0,47

0,91

8,7

0,45

b 0,45

354. Какова молекулярная масса натурального каучука, если при его растворении в бензоле характеристическая вязкость [η] оказалась равной 0,126 м3/кг, константы уравнения Марка-Хаувинка К = 5⋅10-5 и α = 0,67? 355. Рассчитайте молекулярную массу поливинилового спирта по данным вискозометрического метода: характеристическая вязкость [η] = 0,15 м3/кг, константы уравнения Марка-Хаувинка К = 4,53⋅10-5 и α = 0,74. 356. Определите молекулярную массу поливинилацетате в хлороформе, используя следующие данные: [η] = 0,340 м3/кг, константы уравнения Марка-Хаувинка К = 6,5⋅10-5 и α = 0,71. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ Задача 1. Зная зависимость диэлектрической проницаемости ε и плотности от температуры, определить электрический момент диполя. Решение. Молярная поляризация П связана с электрическим моментом диполя µ соотношением:  1 µ2  П= N α +  = a + bT ; 3ε0 A  деф 3kT 

П=

ε −1 M ; ⋅ ε +2 ρ

a=

N Aα деф 3ε 0

N Aµ2 ;b = , 9ε 0 r

где ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, равная 8,85⋅10-12 Ф/м; αдеф - деформационная поляризуемость, состоящая из суммы электронной и атомной поляризуемости; r - постоянная Больцмана, равная 1,38⋅10-23 Дж/К; М - молярная масса; ρ - плотность; NA - постоянная Авогадро. Зависимость П = f(1/Т) в координатах П и 1/Т является линейной. Из графика находят тангенс угла наклона прямой к оси абцисс (т.е. к оси 1/Т). Он равен b. Тогда 9ε 0 rb µ= = 1,34988 ⋅ 10 − 30 B. NA Задача 2. Для хлорбензола С6Н5Cl при Т = 283К экспериментально были найдены значения плотности ρ=1,118⋅103 кг/м3, показатели преломления n = 1,5248, относительной диэлектрической проницаемости ε = 12,00. Определите: а) молярную поляризацию; б) молярную рефракцию; в) сравните значение молярной рефракции с рассчитанной по правилу аддитивности. Решение. Молярную поляризацию П для хлорбензола вычисляют по формуле ε −1 М , П= ε +2 ρ где М - молярная масса хлорбензола, равная 112,563 кг; 12 − 1 112,563 П= = 79,108 ⋅ 10 − 3 м 3 / кмоль. 12 + 2 1118 , ⋅ 10 3 Определяем молярную рефракцию по формуле: n2 − 1 M R= 2 , n +2 ρ R=

1,5248 2 − 1 112,563 = 30,845 ⋅ 10 − 3 м 3 / кмоль . ⋅ 10 3 1,5248 2 + 2 1118 .

Определяем молярную рефракцию по атомным рефракциям и инкрементам связей (см. табл.1 приложения): RC6 H5Cl = 6 RC + 5R H + RCi + Rдв .св = ( 6 ⋅ 2 ,418 + 5 ⋅ 1,100 + 5,967 + + 3 ⋅ 1,733) ⋅ 10 − 3 = 30,174 ⋅ 10 − 3 м 3 / кмоль.

Расчет показывает достаточное совпадение величин, так как расхождение составляет 2,2%. Задача 3. По известным значениям показателей преломления n1 и n2 хлороформа и хлорбензола при 293К, плотностей чистых жидкостей ρ1 и ρ2, показателя преломления n и плотности ρ раствора определить концентрацию хлороформа в растворе: Вещество n ρ⋅10-3, кг/м3

СНСl3 1,4457 1,488

C6H5Cl 1,5248 1,110

Раствор 1,4930 1,260

Решение. Примем, что концентрация по массе хлороформа х%. Тогда концентрация хлорбензола будет (100-х)%. Подставляя численные значения в уравнение n12 − 1 g1 n22 − 1 g2 n2 − 1 g gr = 2 + = , n1 + 2 ρ1 n22 + 2 ρ2 n 2 + 2 ρ где r - удельная рефракция, индекс 1 относится к хлороформу, индекс 2 - к хлорбензолу;

n - показатель преломления раствора; g - количество раствора; ρ - плотность раствора. Получим 1,4930 2 − 1 100 1,4457 2 − 1 х 1,5248 2 − 1 100 − х gr = = = 1,4930 2 + 2 1260 1,4457 2 + 2 1488 1,5248 2 + 2 1110

Решая это уравнение относительно х, находим х = 46,8. Следовательно, концентрация хлороформа 46,8%, а хлорбензола 53,2%. Задача 4. По данным инфракрасных спектров или спектров комбинационного рассеяния может быть найдена постоянная В для HF, если В = 41,88⋅102 м-1. Определите момент инерции I вращения молекулы и равновесное расстояние между атомами водорода и фтора (r0). Решение. В = h/(4π2cI), где постоянная планка h = 6,6256⋅108 м/с. Для момента инерции I получаем выражение I = h/(4π2cВ) = 0,1338⋅10-46 кг⋅м2. С другой стороны I, по определению, равно для двухатомной молекулы произведению массы на квадрат расстояния между ядрами атомов r0, т.е. I = µr02 : m1m2 , µ= (m1 + m2 ) где m1 и m2 - массы атомов Н и F, кг. Следовательно, r0 = I / µ . После подстановки всех величин в уравнение (2) получаем величину, равную 0,918⋅1010 . Задача 5. Определите тепловой эффект при 500 К реакции образования газообразного ацетона из метана и диоксида углерода при р и υ-const: 2СН4 + СО2 = СН3СОСН3 (г) + Н2О (г) Известно, что 0 ∆H 298 = −242,000 ⋅ 10 6 Дж / кмоль, ( об р) Н2 О 0 ∆H 298 = −216,796 ⋅ 10 6 Дж / кмоль, ( об р) CН3CОCH3 0 ∆H 298 = −393,796 ⋅ 10 6 Дж / кмоль, ( об р) CО2 0 ∆H 298 = −74,901 ⋅ 10 6 Дж / кмоль, ( об р) CH4

C pH2 O = 30,146 ⋅ 10 3 + 11,305TДж / (кмоль ⋅ К ), C pCH3COCH3 = 22,489 ⋅ 10 3 + 201,926T − 63,576 ⋅ 10 −3 T 2 , C pCO2 = 44,173 ⋅ 10 3 + 9,044T − 8,541 ⋅ 10 3 T 2 , C pCH4 = 17.484 ⋅ 10 3 + 60,502T − 1118 , ⋅ 10 −3 T 2 .

Решение. Определяем тепловой эффект реакции ∆Н при 298К, используя следствия из закона Гесса: ∆H 298 = ∑ ( ∆H 298 ) об р.п р од.р еакции − ∑ ( ∆H 298 ) об р.исх .веществ , H2 O CH3COCH3 ∆H298 = ( ∆H298 + ∆H298 ) − (∆H298CO2 + 2∆H298CH4 ) = [(−242,000 −

− 216,796) − ( −393,796 − 2 ⋅ 74,901)] ⋅ 10 6 = 84,802 ⋅ 10 6 Дж / кмоль.

Согласно уравнению Кирхгофа после интегрирования тепловой эффект реакции ∆Нт может быть выражен уравнением ∆HT = ∆H0 + ∆aT +

или

∆b 2 ∆c 3 ∆c ′ T + T − T 2 3

∆b 2 (T − 298 2 ) + 2 1  ∆c 3 1 (T − 298 3 ) − ∆c ′ − + .  T 298  3 ∆H T = ∆H 298 + ∆a (T − 298) +

Следовательно,

∆H 0 = ∆H 298 − ∆a 298 −

∆b ∆c ∆c ′ 298 2 − 298 3 + ; 2 3 298

∆a = ∑ a п р од.р еакции − ∑ а исх .веществ = [(30,146 + 22,489) − − (44,173 + 2 ⋅ 17,481)] ⋅ 10 3 = −26,512 ⋅ 10 3 Дж / (кмоль ⋅ г рад);

(

)

1 ∆b 1 = ∑ bп р од.р еакции − ∑ bисх .веществ = [(11,305 + 201,926) − 2 2 2 − (9,044 + 2 ⋅ 60,502)] = 41,591 Дж / (кмоль ⋅ г рад 2 );

(

)

1 ∆c 1 = ∑ Cп р од.р еакции − ∑ Cисх .веществ = ( −63,567 − 2 ⋅ 1118 , ) ⋅ 10 −3 = 3 3 3 65,803 ⋅ 10 −3 =− = −21,934 ⋅ 10 −3 Дж / (кмоль ⋅ г рад 3 ); 3

∆c ′ = − ( −8,541) ⋅ 108 = 8,541 ⋅ 108 Дж / кмоль; ∆H 0 = 84,802 ⋅ 10 6 + 26,512 ⋅ 10 3 ⋅ 298 − 41,591 ⋅ 298 2 + + 21,934 ⋅ 10 − 3 ⋅ 298 3 +

8,541 ⋅ 10 3 = 97,4864 ⋅ 10 6 Дж / кмоль. 298

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры выразится уравнением ∆H T = 97,4864 ⋅ 10 6 − 26,512 ⋅ 10 3 T + 41,591T 2 − 21,934 ⋅ 10 −3 T 3 − или 8,541 ⋅ 108 − T ∆H500o = 97,4864 ⋅ 10 6 − 26,512 ⋅ 10 3 ⋅ 500 + 41,591 ⋅ 500 2 − − 21,934 ⋅ 10 3 ⋅ 500 3 −

8,541 ⋅ 108 = 92,1794 ⋅ 10 6 Дж / кмоль. 500

Далее определяем тепловой эффект при постоянном объеме: ∆H = ∆U + ∆nRT , где ∆n - разность числа киломолей продуктов реакции и числа киломолей исходных веществ в газообразном состоянии, ∆n = 2-3=-1, ∆U = ∆H − ∆nRT = 92,1794 ⋅ 10 6 − 8,315 ⋅ 10 3 ⋅ 500( −1) = = 96,3369 ⋅ 10 6 Дж / кмоль.

Задача 6. Определите ∆Gо при стандартных условиях для реакции С2Н2 + 2Н2О (ж) = СН3СООН (ж) + Н2

Необходимые данные см. в табл.3 приложения. Решение.

0 ∆G298 = Σ∆Gп р од.р еакции − Σ∆Gисх .веществ = [( −392,741) − ( −2 ⋅ 237,245 +

+ 209,350)] ⋅ 10 3 = −127,601 ⋅ 10 6 Дж / кмоль.

Задача 7. Вычислите по энергиям связи тепловой эффект реакции С2Н6 = С2Н4 + Н2. Решение. Из табл.4 приложения находим связи: 358,15 для С - Н; 423,42 для С = С; 262,76 для С - С; 429,20 кДж/моль для Н-Н. Тепловой эффект реакции вычисляем по приближенному уравнению ∆H = ∑ (ni ∆Hi ) исх − ∑ (ni ∆Hi ) кон ,

где ni и ∆Hi - число связей данного вида и отвечающая им энергия разрыва связи. Таким образом, ∆H = 6∆H C − H + ∆H C − C − 4 ∆H C − H − ∆H C = C − ∆H H − H , ∆H = 6 ⋅ 358,15 + 262,76 − 4 ⋅ 358,15 − 423,42 − 429,20,

∆H = 126,44кДж / моль. Задача 8. Определите ∆Н, ∆U, ∆F, ∆G, ∆S при стандартных условиях для реакции С2Н2 + 2Н2О (ж) = СН3СООН (ж) + Н2 Необходимые данные взять из справочника. С2Н2 (г)

Н2О (ж)

СН3СООН (ж)

−6

226,910

-286,043

-487,367

0

−6

200,963

69,990

159,943

130,680

Вещество ∆H

S

o 298

o 298

⋅ 10 , Дж/кмоль

⋅ 10 , Дж/(кмоль⋅К)

Н2 (г)

Решение. Определяем тепловой эффект реакции при 298 К, воспользовавшись следствием из закона Гесса: o ∆H 298 = ∑ ( ∆H 298 ) об р.п род.реакц − ∑ (∆Н298о ) об р.исх.веществ =

[

]

= ( − 487,367) − ( − 2 ⋅ 286,043 + 226,910) ⋅ 10 6 = −142,191 ⋅ 10 6 Дж / кмоль,

∆U = ∆H 298 − p∆V = ∆H 298 − ∆nRT . При расчете ∆U учитываются стехиометрические коэффициенты только газообразных веществ: ∆n = n H2 − nC2 H2 = 1 − 1 = 0. o o = ∆U 298 ; Следовательно, ∆H 298

o o ∆S 298 = ∑ ( S 298 ) п род.реакции − ∑ ( S298о ) исх.веществ = [(130,680 + 159,943) −

− (200,963 + 2 ⋅ 69,990)] ⋅ 10 = −50,023 ⋅ 10 Дж / (кмоль ⋅ К ); 3

3

∆G298 = ∆H 298 − T∆S ;

∆G = −142,191 ⋅ 10 6 − 298( − 50,023 ⋅ 10 3 ) = −127,284 Дж / кмоль. Следовательно,

∆F298 = ∆G298 = −127,284 ⋅ 10 6 Дж / кмоль. Задача 9. Определите изменение энтропии при переходе 2 кг Н2О при р = 1,0133⋅105 Па в пар. Удельная теплота испарения l = 2260,98⋅103 дж/кг. Решение. ∆S в процессе фазового перехода подсчитывается по формуле L ∆S = , Tкип где L - теплота испарения 2 кг воды. Следовательно, L = 2 ⋅ 2260,98 ⋅ 10 3 = 4521,96 ⋅ 10 3 Дж ,

4521,96 ⋅ 10 3 ∆S = = 12,123 ⋅ 10 3 Дж / К . 273 + 100 Задача 10. При 400оС 2,5г СОCl2, частично диссоциирующий на СО и Cl2, занимает объем 1,7⋅10-3 м3, давление 1,01325⋅105 Па (1 атм). Рассчитайте α и Кр. Решение. COCl2 ↔ CO + Cl2 1−α

α

α

pV = nRT ; 1,7 ⋅ 10 ⋅ 1,01325 ⋅ 105 = т8,314(400 + 273)10 3 ; −3

1,7 ⋅ 10 −3 ⋅ 1,01325 ⋅ 105 n = 0,0308 ⋅ 10 − 3 кмоль. 8,314 ⋅ 673 ⋅ 10 3 Молекулярная масса COCl2 равна 99, т.е. в системе фосгена

2,5 2,5 2,5 2,5 (1 − α ) ⋅ 10 − 3 кмоль, а СО и Cl2 по α или α ⋅ 10 −3 кмоль. (1 − α ) моль или 99 99 99 99 Для определения α составляем уравнение 2,5 2,5 (1 − α ) + 2 α = 0,0308(0,0308 ⋅ 10 −3 кмоль). 99 99 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 α +2 α = α = 0,0308; − + 99 99 99 99 99 0,0308 − 0,02525 0,00555 α= = = 0,220. 0,02525 0,02525 Определяем Кр: pобщ = р СOCl2 + pCO + pCl2 , где робщ - общее давление равно 1,01325⋅105 Па. Число молей после диссоциации n равно: n = 1 − α + α + α = 1 + α. Находим парциальные давления компонентов: pCO = pCl2 = Kp =

pCO pCl2 pCOCl2

α

p ; 1 + α общ 2 α 2 pобщ (1 + α ) α2 = = р = (1 + α ) 2 (1 − α ) з общ 1 − α 2 общ

0,220 2 = 1,01325 ⋅ 105 ; 1 − 0,220 2 0,0484 ⋅ 1,01325 ⋅ 105 Kp = = 0,05153 ⋅ 105 = 5154 Па. 0,9516 Задача 11. Чистый IBr вводится в сосуд с постоянным объемом при 25оС до тех пор, пока его парциальное давление (прежде чем начнется реакция) достигнет 0,5 атм. После достижения равновесия в реакции 2IBr (г)↔I2(т) +Br2(г) при 25оС парциальное давление брома будет равно 0,17 атм. Определите константу равновесия реакции Кр. Решение: 2IBr (г) ↔ I2(т) + Br2 (г) Если начальное давление IBr = 0,5атм, то из уравнения реакции следует, что при равновесии его давление станет равным 0,5 - 2х, где х = 0,17 атм. Следовательно, давление IBr при равновесии равно: 0,5 - 2⋅0,17 = 0,16 атм; p Br2 0,17 −1 Kp = 2 = = 6,5538 ⋅ 10 −5 Па −1 . 2 = 6,64атм p IBr2 0,16

Задача 12. Удельный объем льда при 0оС равен 1,091⋅10-3 м3/кг (1,091 см/г), а воды 1⋅10-3 м3/кг (1 см3/г). Теплота плавления льда 334,96⋅103 Дж/кг. Каково изменение температуры плавления льда при изменении давления на 1,01325⋅105 Па. Решение. Следует воспользоваться уравнением Клаузиса - Клапейрона в следующем виде: ∆T Vж − Vт dp. = ρ T Интегрируя это уравнение (в предположении, что Vж, Vт и ρ не зависят от давления), получаT V − Vт ем ln = ж ( ρ − ρ0 ). Предполагая, что Т - Т = ∆Т << Т0 и учитывая, что ρ T0 ln

 ∆T  ∆T T ≈ = ln 1 + , получаем T0 T0  T0 

273( − 0б 091 ⋅ 10 −3 )1б 01325 ⋅ 105 ∆T = T0 ∆ρ = = −0,075° . 3 ρ 335 ⋅ 10 Задача 13. Давление пара жидкости при 10 и 20оС соответственно равно 75000 и 107390 Па. Определите молярную теплоту испарения. Решение. Воспользуемся уравнением Клаузиуса-Клапейрона p2 λ  1 1  − , lg = p1 2,3R  T1 T2  Vж − Vт

где р2 = 107390, р1 = 75000 Па, Т2 = 273 + 20 = 283 К, R = 8,314 Дж/(моль⋅К). Тогда λ  1 107390 1  lg = −  . 75000 2,3R  283 293 Решая это уравнение, получим теплоту испарения λ = = 24720 Дж/моль. Задача 14. Чему равна активность нитробензола в растворе, если давление паров его над раствором рi при температуре кипения равно 0,8135⋅105 Па? Решение. По уравнению p ai = 0i pi рассчитываем активность нитробензола в растворе ( pi0 - давление насыщенного пара над чистым компонентом): ai = 0,8135 ⋅ 10 5 / (1,0133 ⋅ 105 ) = 0,803. Задача 15. Вычислите температуру замерзания 15%-ного раствора сахара в воде. Молярное понижение температуры замерзания равно 1,86о. Решение. Применяем уравнение M = gK1000 / ( G∆T ) , о где К = 1,86 , М = 342 г, g = 15 г, G = 85 г. Находим из этого уравнения ∆t = 15 ⋅ 1,86 ⋅ 1000 / ( 342 ⋅ 85) = 0,96 o C , Температура замерзания чистой воды 0оС. следовательно, температура замерзания 15%-ного раствора сахара равна: 0 - 0,96о = - 0,96оС. Задача 16. Бензол и толуол образуют почти идеальный раствор. При 30оС давление паров бензола равно 16000 Па, а давление паров толуола - 5000 Па. Чему равно общее давление паров раствора, содержащего по 100 г каждого вещества? Решение. Для идеальных растворов применимо уравнение закона Рауля: p1 = p10 N 1 , где р1 - давление пара компонента 1 над раствором (бензола);

p10 - давление пара чистого компонента 1; N1 - молярная доля компонента 1 в растворе. Общее давление пара р равно: p = p 10 N

1

+ p 20 N 2 .

Молярные доли бензола и толуола в растворе вычисляем по формулам: n1 n2 N1 = ; N2 = , n1 − n2 n1 − n2 где n1 - число молей компонента 1 (бензола); n2 - число молей компонента 2 (толуола). Вычисляем молярную долю бензола: 100 / 78 N1 = = 0,54, 100 100 + 78 92 где 78 и 92 - молекулярные массы бензола и толуола. Молярная доля толуола в растворе равна: N2 = 1 - 0,54 = 0,46. Общее давление пара Р = 16000⋅0,54 + 5000⋅0,46 = 10940 Па. Задача 17. Вычислите, сколько хлорбензола находится в парах над смесью хлорбензола и воды (в %), если давление паров хлорбензола равно 30400 Па, а воды - 71000 Па. Хлорбензол и вода практически друг в друге нерастворимы. Решение. Применяем уравнение pA g A M B = , pB g B M A где gA и gB - массы паров компонентов А и В (хлорбензола и воды); МА и МВ - их молекулярные массы (МА = 112,5; МВ= 18). Откуда находим gA p M = A A. gB pB M B Тогда g A 112,5 ⋅ 30400 = ≈ 2,68. 18 ⋅ 71000 gB Таким образом, масса хлорбензола в 2,68 раза больше массы воды. Содержание хлорбензола (в %) в дистилляте будет равно: 2,68 100 = 72,7%. 2,68 + 1 Задача 18. Давление пара диэтилового эфира при 25оС равно 537 мм рт.ст. Чему равно давление пара над раствором 2г бензальдегида в 100 г эфира при этой температуре (бензальдегид в этих условиях практически не испаряется)? Решение. Закон Рауля p0 − p n = , p0 n+ N где р0 - давление насыщенного пара над чистым растворителем; р - давление насыщенного пара растворителя над раствором; n - число молей растворенного вещества; N - число молей растворителя. В растворе очень малой концентрации числом молей растворенного вещества в знаменателе дроби можно пренебречь. Тогда

p0 − p n = , p0 N n = 2 / 106 = 0,019 моль, N = 100 / 74 = 1,35 моль, 537 − p 0,019 = ; p = 529,5мм.рт. ст. = 0,706 ⋅ 105 Па. 537 1,35 Задача 19. В сосуд для измерения электрической проводимости, заполненный 1/32 н. СН3СООН, помещены электроды площадью S = 3⋅10-4 м2 на расстоянии l = 2⋅10-2 м друг от друга. При напряжении 10 В через раствор идет ток силой I = 4,3058⋅10-3 А при т = 298 К. Определите степень диссоциации, константу диссоциации и рН раствора, если при указанной температуре подвижности ионов Н+ и СН3СОО- соответственно равны: λ H = 34 ,982 См ⋅ м 2 ⋅ кг ⋅ экв −1 и λCH COO = 4,090См ⋅ м 2 ⋅ кг ⋅ экв −1 Решение. Степень диссоциации α = λ / λ∞ ; λ = χ / C ; χ = Il / (VS ); λ∞ = λH + + λCH COO − . +

3

3

Следовательно,

α=

(

χ

C λH + + λCH COO − 3

)

4,3058 ⋅ 10 −3 ⋅ 2 ⋅ 10 −2 ⋅ 32 = = 0,02351. 10 ⋅ 3 ⋅ 10 − 4 (34982 + 4,09)

Константа диссоциации 0,02352 α2 С= = 1,7688 ⋅ 10 −5 , 1− α (1 − 0,0235)32 0,0235 pH = − lg C H = − lg αCCH COOH = − lg = 3,134. 32 Задача 20. Эквивалентная электрическая проводимость бесконечно разбавленного раствора нитрата серебра равна 11,57 См⋅м2 ⋅кг⋅экв-1. Число переноса иона NO3− na = 0,527. Определите подвижность ионов Ag+ и NO3− . Решение. Подвижность ионов и число переноса связаны соотношением na = la / (lк + la ). Эквивалентная электрическая проводимость разбавленного раствора может быть вычислена как сумма подвижностей ионов λ∞ = lк + la , откуда la = 0,527 ⋅ 11,57 = 6,1 См⋅м2⋅кг-экв, lк = 11б 57 − 6,1 = 5,47 См⋅м2⋅кг-экв. Задача 21. При 25оС ЭДС цепи I II Ag AgSCN AgBr Ag 0,1н.KSCN 0,1н.KBr C1 C2 равна 0,015 В. Растворимость AgBr в чистой воде 7,2⋅10-7 кмоль/м3. Вычислите ПРAgSCN. Решение. ЭДС данной концентрационной цепи вычисляется по формуле RT C1 E= ln . nF C2 Для 298 К RT 2,3 = 0,059; n = 1; F тогда K дисс =

+

(

3

)

C1 , C2 С1 - концентрация ионов серебра в растворе AgSCN; С2 - концентрация ионов серебра в растворе AgBr, E = 0,059 lg

где

ПР AgBr = ( 7,2 ⋅ 10 −7 ) = 5,18 ⋅ 10 −13 . 2

Концентрация ионов серебра в растворе KBr ПР AgBr 5,18 ⋅ 10 −13 = = 5,18 ⋅ 10 −12 , C2 = −1 C Br − 10

C2 = 5,18 ⋅ 10 −12 г − экв / м 3 . C Из уравнения E = 0,059 lg 1 C2 E + 0,059 lg C2 lg C1 = , 0,059 0,015 + 0,059 lg 5,18 ⋅ 10 −12 lg C1 = ; C1 = 9,3 ⋅ 10 −12 кг − экв / м 3 . 0,059 ПР AgSCN = C Ag + CSCN − ; ПР AgSCN = 9,3 ⋅ 10 − 12 ⋅ 10 −1 = 9,3 ⋅ 10 −13 .

Задача 22. Определите рН раствора, если при Т = 299 К ЭДС элемента Hg | Hg2Cl2 (т) KCl (0,1н.) || H+ (pH) Хингидрон | Pt Равна 0,15 В. Стандартный потенциал хингидронного электрода 0,6994 В, каломельного 0,3369 В. Решение. RT  о  E цепи = Е хинг − Е кал =  Е хинг + 2,31lg a H +  − E кал ;   nF 2,3RT = 0,059 при Т = 298 К; F E хинг − Е кал − Е цепи 0,6994 − 0,3369 − 0,15 pH = = = 3,602. 0,059 0,059 Задача 23. Образование фосгена по уравнению СО + Сl2 = COCl2 является реакцией биомолекулярной. Рассчитайте концентрацию фосгена через 2 ч после начала реакции. Время, мин 3

Концентрация СО или Cl2, кмоль/м (ССО =

CCl2 )

0

24

42

0,0187

0,0173

0,0164

Решение: Константу скорости определяем по уравнению 1 x K= , t a (a − x ) где t - время; х - изменение концентрации; а - начальная концентрация. Тогда х1 = 0,0187 - 0,0173 = 0,0014; x 2 = 0,0187 − 0,0164 = 0,0023; 1 0,0014 r1 = = 0,180 м 3 / ( мин ⋅ кмоль); 24 0,0187 ⋅ 0,0173 1 0,0023 r2 = = 0,179 м 3 / ( мин ⋅ кмоль); 42 0,0187 ⋅ 0,0173

r = 0,18 = 3 ⋅ 10 −3 м 3 / (кмоль ⋅ с). Из уравнения константы скорости находим изменение концентрации исходных веществ х, равное концентрации фосгена: x = rta 2 / (1 + rta ). 0,18 ⋅ 120(0,0187) 2 x= = 0,00544кмоль / м 3 . 1 + 0,18 ⋅ 120 ⋅ 0,0187 Через два часа концентрация фосгена стала равной 0,0054 кмоль/м3. Задача 24. Пероксид водорода в водном растворе разлагается с выделением кислорода. В одном из опытов получили следующие результаты: Время, мин Объем выделившегося кислорода, см3

10 3,3

∞ 15,6

30 8,1

Определите порядок реакции 2Н2О2 = 2Н2О + О2 Решение: Можно предположить, что реакция разложения пероксида водорода будет или первого, или второго порядка (маловероятно, что порядок её окажется выше второго). Подсчитаем константу скорости, принимая, что кинетика процесса соответствует стехиометрическому уравнению. В реакцию вступают две молекулы пероксида водорода: x 1 r2 = . t a (a − x ) Исходная концентрация пероксида водорода пропорциональна полному объему кислорода, выделившемуся к концу реакции, т.е. 15,6 см3. Уменьшение концентрации пероксида водорода за данный отрезок времени х пропорционально объему выделившегося за то же время кислорода. Подставив соответствующие значения в уравнении, находим: 1 3,3 r2′ = = 0,00172; 10 15,6 ⋅ 12,3 1 8,1 r2′′= = 0,00231. 30 15,6 ⋅ 7,5 Константы сильно отличаются друг от друга, следовательно, разложение пероксида водорода не является реакцией второго порядка. Подсчитываем константу скорости по уравнениям: a 2,3 lg ; r1 = t a−x 2,3 15,6 = 0,0237 мин −1 = 3,95 ⋅ 10 − 4 с −1 ; r1′ = lg 10 12,3 2,3 15,6 = 0,0244 мин −1 = 4,07 ⋅ 10 − 4 с −1 . r2′′= lg 30 7,5 В этом случае константа скорости постоянна (в пределах неизбежных ошибок опыта) и среднее значение ее k = 4,01⋅10-4 с-1. В этом случае константа достаточно устойчива. Таким образом, разложение пероксида водорода является реакцией первого порядка. Задача 25. При изучении гидролиза этилацетата были получены следующие данные: Время, мин Концентрация этилацетата, кмоль/м3 Концентрация NaOH, кмоль/м3

0

3,74

6,28

10,48

13,59

∞

0,01206

0,00884

0,00729

0,00549

0,00499

0,0000

0,02580

0,02257

0,02103

0,01923

0,01823

0,01374

Вычислите среднее значение константы скорости реакции. Решение: Как видно из условия задачи, начальные концентрации эфира и щелочи разные (щелочь в избытке). Поэтому подсчитываем значения константы скорости r по уравнению для бимолекулярной реакции, когда исходные концентрации а > b, т.е.

r=

b(a − x ) 2,303 lg , t (a − b) a (b − x )

где

х - изменение концентраций; а - начальная концентрация вещества, находящегося в избытке, т.е. щелочи; b - начальная концентрация второго вещества (сложного эфира). Данные задачи запишем таким образом: Время, с Концентрация NaOH, кмоль/м3 Концентрация эфира, кмоль/м3

0 а 0,02580

3,74⋅60 а-х1 0,02257

6,28⋅60 а-х2 0,02103

10,48⋅60 а-х3 0,01923

13,59⋅60 а-х4 0,01823

∞ а-b 0,01374

b 0,01206

b-x1 0,00884

b-x2 0,00729

b-x4 0,00449

b-x4 0,00449

b-x5 0,0000

Подставляя данные в уравнение, вычисляем четыре значения r и r : r1=5,73⋅10-2; r2 = 5,76⋅10-2; r3 = 5,70⋅10-2; r4 = 5,72⋅10-2; r =5,73⋅10-2 м3/кмоль⋅с-1. Задача 26. Константа скорости разложения изменяется с температурой следующим образом: t, оС 25 40 r, мин-1 0,0093 0,0342 Вычислите энергию активации и константу скорости при 30оС. Решение. Определение энергии активации ведем по уравнению Аррениуса:  1 1 r2 2,3 lg = A −  , r1  T2 T1  где А - константа уравнения Аррениуса. Энергия активации Е = - AR. Решив уравнение относительно А, получим: r T1T2 ⋅ 2,3 lg 2 r1 ; A= T1 − T2 0,0342 313 ⋅ 298 ⋅ 2,3 lg 0,0093 A= ≅ −8080; 15 E a = 8,314 ⋅ 8088 = 67247 Дж / моль. На основании того же уравнения, приняв Т1 = 298 К, Т2 = 303 К, r1 = 0,0093 и А = -8080, получаем 8088 ⋅ 5 lg r303 = − + 3,968 = −2,1627; 2,3 ⋅ 298 ⋅ 303 k 303 = 0,0145мин −1 . Задача 27. Гомогенизированное при температуре 20оС молоко содержит 3б6% (об.) эмульгированного жира со средним диаметром капелек 8 мкм. Часть казеина, содержание которого в молоке составляло 3б2, адсорбировалась на капельках жира слоем толщиной 6,8 ммкм. Определить объем казеина, адсорбированного на капельках жира. Решение. Число капелек жира в молоке V n=6 3, πd 3 где V - объем жира в 1 м молока, равный 3,6⋅10-2м3; d - диаметр капельки жира, м. Подставив численные значения, получим

6 ⋅ 3,6 ⋅ 10 −2 14 n= − 6 3 = 1,34 ⋅ 10 . 3,14(8 ⋅ 10 ) Объем адсорбированного казеина

Vказ = (V2 − V1 )n =

π

n(d 23 − d 13 ),

6 d2 - диаметр капельки со слоем казеина; d1 - диаметр капельки жира. Подставив численные значения, получим 3,14 Vкоз = ⋅ 1,34 ⋅ 1014 (8,0136 3 − 8 3 )10 −18 = 1,83 ⋅ 10 − 4 м 3 , 6 1,83 ⋅ 10 ⋅ 100 что составляет 183 мл, или 0,0183% от объема молока, или = 0,57% от объема 3,2 казеина. Задача 28. Используя уравнение Ленгмюра, вычислите адсорбцию валериановой кислоты и площадь S, приходящуюся на молекулу на поверхности раздела водный раствор воздух при Т = 350 К и концентрации С = 0,001 кмоль/м3, если известны константы уравнения Шишковского: а = 17,7⋅10-3, b = 19,72. Решение. По уравнению Шишковского σ = σ − a ln(1 + bC ) после дифференцирования получаем dσ ab =− . 1 + bC dC Подстановка правой части этого уравнения в уравнение Гиббса приводит к выражению ab C Г= . RT 1 + bC При сопоставлении последнего уравнения с уравнением Ленгмюра rC Г = Г∞ 1 + rC видим, что k = b = 19,72 и a 17,7 ⋅ 10 −3 Г∞ = = = 6,08 ⋅ 10 −9 , RT 8,314 ⋅ 10 3 ⋅ 350 ° 2 1 1 − 20 S= = = ⋅ = А = 0,27нм 2 . 27 10 27 Г ∞ N A 6,08 ⋅ 10 −9 ⋅ 6,02 ⋅ 1026 Задача 29. Исходя из значений оптической плотности Dλ1 = 0,023 и Dλ2 = 0,135 , полугде

ченных при измерениях с помощью ФЭК (фотоэлектрического колориметра) для следующих значений длин волн: λ1 = 680⋅10-9 м и λ2 = 420⋅10-9 м, определите средний радиус частиц r у бесцветного гидрозоля мастики. Решение. Для нахождения радиуса частиц (так как гидрозоль не окрашен) можно использовать уравнение Dλ = Kλ−α , где К и α - постоянные величины (α - коэффициент, величина которого связана с диаметром частиц). Пользуясь двумя светофильтами, получают значения Dλ для двух волн, а затем по уравнению α α Dλ1  λ2  0,023  420 ⋅ 10 −9  =   , т.е. =  , Dλ2  λ1  0,135  680 ⋅ 10 − 9 

путем логарифмирования α, а потом уже по калибровочной кривой Геллера, т.е по графику α = f (диаметра частиц), находят размер частиц: lg( Dλ1 / Dλ2 ) lg 0,1704 α= = ; lg( λ2 / λ1 ) lg 0,6176 α = 1,2314 / 1,7907 = 0,7686 / 0,2093 = 3,6722. Задача 30. Вычислить степень адсорбции фенола на поверхности капель эмульгированного масла по экспериментальным данным в зависимости поверхностного натяжения водного фенола от его концентрации: С⋅103, моль/м3 σ⋅103, Дж/м2

0,05 67,88

Решение. Согласно уравнению Гиббса Г=−

0,127 60,10

0,263 51,58

С dσ ⋅ , RT dC

0,496 44,97

dσ при С → 0 называется поверхностной активностью вещества (в данном случае dC фенола) и может быть определена как тангенс угла наклона касательной к кривой σ = f(С) в точке, где С = 0. Строим кривую σ = f f(С). тангенс угла наклона касательной в точке С = 0 и tg α = 0,0967. Вычисляем: C 0,496 tgα = Г= 0,0967 = 1,936 ⋅ 10 −5 моль / м 2 , RT 8,314 ⋅ 298 или с учетом молекулярной массы фенола Mr = 94 Г = 1,936 ⋅ 10 −5 ⋅ 94 = 1,82 ⋅ 10 −3 г / м 2 . Задача 31. Вычислить предельную адсорбцию Г∞ , длину δ молекулы и площадь Sмол, занимаемую молекулой валериановой кислоты С4Н9СООН на поверхности раздела водный раствор - воздух при Т = 350 К и концентрации раствора С = 0,001 кмоль/м3, если известны константы уравнения Шишковского: а = 17,7⋅10-3; b = 19,72. Плотность валериановой кислоты ρ = 0,942⋅103 кг/м3. Решение. По уравнению Шишковского σ = σ 0 − a ln(1 + bC ). После дифференцирования получаем dσ ab =− , dC 1 + bC подстановка правой части этого уравнения в уравнение Гиббса приводит к выражению ab C Г= ⋅ . RT 1 + bC При сопоставлении последнего уравнения с уравнением Лэнгмюра rC Г = Г∞ 1 + rC видим, что k = b = 19,72 м 3 / кмоль a 17,7 ⋅ 10 −3 Г∞ = = = 6,08 ⋅ 10 − 9 кмоль / м 2 ; 3 RT 8,314 ⋅ 10 ⋅ 350 1 1 − 20 S мол = = м2 , −9 26 = 27 ⋅ 10 Г ∞ N A 6,08 ⋅ 10 ⋅ 6,02 ⋅ 10

величина

δ=

МГ ∞

ρ

102 ⋅ 6,08 ⋅ 10 −9 = = 6,6 ⋅ 10 −10 м. 3 0,942 ⋅ 10

Задача 32. Вычислить скорость и направление электрофореза коллоидных частиц шарообразный формы гидрозоля берлинской лазури, если дзета-потенциал их ξ = -0,058 В при градиенте внешнего поля Н = 500 В⋅м-1; относительная диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость η =10-3 Па⋅с, электрическая константа ε0 = 8б85⋅10-12 ф/м. Решение. Величину и можно найти из уравнения для вычисления ξ-потенциала коллоидных частиц при электрофорезе: ηu ξ= f , εa H где εа - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды; εа = εε0 (ε0 = 8,85⋅10-12 ф/м- абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума), f - коэффициент, учитывающий форму частиц и их ориентацию в электрическом поле (f = 3/2 для шарообразных частиц, f = 1 для цилиндрических частиц, ориентированных вдоль силовых линий электрического поля). u=

εa H 81 ⋅ 8 ,85 ⋅ 10 −12 ⋅ 500 ξ=− = 0,058 = − 31,2 ⋅ 10 − 6 м ⋅ с −1 = 31,2 мкм / с. ηf 10 − 3 ⋅ 2 / 3

Задача 33. Определите объемную скорость электроосмоса через мембрану водного раствора электролита с χ = 1,5⋅10-3 См⋅м-1 при силе тока I = 8⋅10-5, если дзета -потенциал ξ = 0б057 В. Решение. Из уравнения для электроосмоса

ξ=

χη V, εa I

где εа = εε0 (ε0 = 8,85⋅10-12 ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума); ε - относительная диэлектрическая проницаемость воды, равная 81; χ - удельная электрическая проводимость раствора электролита; η - вязкость раствора, которую можно принять равной вязкости воды. При этих условиях η = 10-3 Па⋅с. Следовательно, ξε a I 0,057 ⋅ 81 ⋅ 8,85 ⋅ 10 −12 ⋅ 8 ⋅ 10 −5 . V = = χη 1,5 ⋅ 10 − 3 ⋅ 10 − 3 Задача 34. Определите молекулярную массу М синтетического каучука, если известно, что характеристическая вязкость его раствора в хлороформе [η] = 0,0215, константы равнения Марка-Хаувинка К = 1,85⋅10-5 и α = 0,56. Решение. Для нахождения М используем уравнение Марка-Хаувинка [η] = КМ α , где вязкость раствора полимера является характеристической, т.е.  η − η0 1  3 [η] = Clim   = 0,0215м / кг , →0 C η  0  где η - вязкость раствора; η0 - вязкость чистого растворителя - хлороформа; С - концентрация раствора, кг/м3. Перед тем как приступать к решению задачи, проводим логарифмирование уравнения Марка-Хаувинка: lg[η] = lg K + α lg M и только после этого режим его относительно lgМ, а затем подставим данные задачи: lg[η] − lg K lg 0,0215 − lg 1,85 ⋅ 10 −5 lg M = = = 5,4771. α 0,56 Следовательно, М = 3⋅10-5 = 300000.

Расчеты значений М полимеров по методу ультрацентрифугирования обычно проводят по уравнению s0 = KM b , где К и b - эмпирические константы; s0 - константа седиментации в ультрацентрифуге при бесконечном разведении. s0 находят, используя линейную зависимость между 1/s и С - концентрацией полимера путем построения графика (откладывая значения С по его абциссе, а 1/ s - по ординате и, проводя таким образом полученную прямую до пересечения ее с ординатой, находят 1/ s). Затем уравнение логарифмируют и, подставляя туда известные величины К, b и s0, определяют последовательно lg M и М.

ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ 1. Какие виды поляризации вам известны и как они зависят от температуры? 2. Как различные виды поляризации зависят от частоты поля? 3. Как рассчитать молярную рефракцию по правилу аддитивности? Как при помощи молярной рефракции рассчитать радиус молекулы? 4. Как с помощью рефракции определить структуру молекулы? 5. Приведите формулы для расчёта молярной и удельной рефракции. Укажите размерность. 6. Молярная поляризация которого полярного вещества зависит от температуры и значительно отличается от молярной рефракции. Объясните это явление. 7. 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=׳‬3,101. Объясните противоречие между теоретическими и опытными данными. 8. Какие факторы определяют полярность молекулы в целом? 9. Охарактеризуйте междипольное и иондипольное взаимодействия. 10. Что такое диполь? Какова разница между индуцированным и постоянным диполями? 11. Какие длины волн и энергии квантов соответствуют вращательному, колебательному и электронному спектрам? 12. Полярное газообразное вещество, молекулы которого состоят из двух атомов, поглощает излучение 41,9 см-1. Какие виды движения будут возбуждены у таких молекул? 13. На какую величину может меняться вращательное квантовое число двухатомной молекулы при взаимодействии с электромагнитным излучением? 14. В спектре комбинационного рассеяния двухатомных молекул наблюдаются три линии: классического рассеяния, стоксова и антистоксовая. Объясните причины их возникновения и как они различаются по интенсивности? 15. Напишите выражение для энергии колебательного движения двухатомной молекулы. 16. Напишите выражение для энергии вращательного движения двухатомной молекулы. 17. Что такое момент инерции и как его можно определить для двухатомной молекулы по спектральным данным? 18. Что такое нулевая колебательная энергия? 19. Какие значения может иметь колебательное квантовое число? 20. Приведите примеры полярных и неполярных газообразных веществ. Чем отличается их поведение в электрическом поле? 21. Приведите примеры компенсации электрических моментов диполей у молекул органических веществ. 22. Как вычисляется приведённая масса двухатомных молекул? 23. Рассмотрите схему вращения двухатомных молекул. 24. Опишите явление комбинационного рассеяния света. 25. Напишите выражение для частоты собственных колебаний двухатомной молекулы и объясните смысл входящих в неё величин. 26. Опишите явление ассоциации полярных молекул в растворах. Приведите примеры ассоциированных молекул. 27. Какая поляризация называется деформационной? 28. Какие формулировки первого закона термодинамики вам известны? Напишите математическое выражение первого закона термодинамики. 29. Что называется термодинамической системой? Какие системы считаются изолированными? 30. Что называется обратимым и необратимым процессом? Приведите примеры.

31. Сформулируйте определение внутренней энергии системы. 32. Перечислите все известные вам функции состояния. 33. Что называется тепловым эффектом реакции? 34. Чему равна работа расширения одного моля идеального газа при изобарном, изохорном и изотермическом процессах? 35. Что называется удельной, молярной, средней и истинной теплоёмкостью? 36. Какова связь между энтальпией и внутренней энергией системы? Студент сделал ошибочный вывод. Он написал, что при испытаниях в калориметрической бомбе ∆H = ∆U+p∆V. Так как в калориметрической бомбе ∆V=0 (V=const), то ∆H=∆U. Объясните, почему этот вывод неправильный. 37. Сформулируйте закон Гесса и следствия из него. 38. Что называется стандартной теплотой образования? 39. Что называется стандартной теплотой сгорания? 40. Стандартная теплота образования митилиодида CH3I(ж) ∆H=8,4 кДж/моль. Напишите уравнение реакции, к которой относится этот тепловой эффект. 41. Как рассчитывается стандартный тепловой эффект из стандартных теплот образования и сгорания? 42. Укажите, каково соотношение между изменениями энтальпии ∆H и ∆U внутренней энергии для реакции C2H6(г)=С2H4(г)+H2 при 500 К. Что больше? 43. Каково соотношение молярных теплоёмкостей Cp и Cv для идеального газа? 44. Какова связь между тепловым эффектом при постоянном объёме и постоянном давлении? 45. Напишите уравнение (в дифференциальном виде) зависимости теплового эффекта от температуры. (Закон Кирхгофа.) 46. Приведите приближённое интегрирование закона Кирхгофа. 47. В каком случае можно считать, что тепловой эффект химической реакции прямо пропорционален температуре? 48. 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). 49. Изменение теплоёмкости в ходе реакции в некотором интервале температур меньше нуля. Как изменяется тепловой эффект этой реакции при повышении температуры в данном интервале? 50. Изменение теплоёмкости в ходе реакции в некотором интервале температур больше нуля. Как изменяется тепловой эффект этой реакции при повышении температуры в данном интервале? 51. Какие формулировки второго закона термодинамики вам известны? 52. Напишите аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. 53. Напишите аналитическое выражение объединённого (первого и второго) законов термодинамики для обратимого и необратимого процессов. 54. Как определить изменение энтропии в процессе фазового превращения (испарение, плавление, возгонка)? 55. Напишите математическое соотношение между энтропией и теплотой необратимого процесса. 56. Напишите математическое выражение второго закона термодинамики для бесконечно малого изменения состояния в обратимом и необратимом процессах в изолированной системе. 57. В каком соотношении находятся молярные энтропии трёх агрегатных состояний одного и того же вещества: пара, жидкости, твёрдого тела. Что больше? 58. Как по изменению энтропии в изолированной системе определить состояние равновесия? 59. Можно ли судить по значению энтропии о направлении процесса в неизолированной системе? 60. Как связана энтропия с термодинамической вероятностью системы? Приведите формулу Больцмана – Планка. 61. Почему второй закон термодинамики имеет статистический характер? 62. Какие вы знаете характеристические функции и термодинамические потенциалы? 63. При каких условиях внутренняя энергия может служить критерием направления процесса? 64. При каких условиях энтальпия является критерием самопроизвольного процесса? Каково её изменение в этих условиях? 65. В некотором самопроизвольно протекающем изобарно-изотермическом процессе энтропия убывает. Сопоставьте изменение энергии Гиббса ∆G и теплового эффекта процесса ∆H. Что больше? 66. Какие функции состояния определяют направление процесса в неизолированной системе, если процесс протекает при постоянных V и T; p и T? 67. Какова связь между изменениями энергии Гиббса и энергии Гельмгольца F для одного моля при изотермическом расширении идеального газа от объёма V1 до объёма V2? 68. Чему равно значение dG и какой знак имеет d2G в состоянии равновесия?

69. Этилен C2H4 перевозится в баллонах или цистернах. Для реакции C2H4 (г)→2C (графит)+2H2 (г) при 25°C ∆G=–67 кДж/моль. Является ли разложение самопроизвольным? Идёт ли разложение при комнатной температуре? Объясните кажущееся противоречие между ответами. 70. Как изменяется энергия Гельмгольца при растворении сахара в воде? 71. Для процесса анаэробного типа питания C6H12O6 ↔ 2C2H5OH+2CO2 ∆G0= –243,63 кДж/моль, а для аэробного типа питания C6H12O6+6O2 → 6CO2+6H2O ∆G0= –2872,3 кДж/моль. Какой процесс является наиболее эффективным с точки зрения использования α-D-глюкозы? 72. Что такое химический потенциал? Напишите условие равновесия между фазами при постоянной температуре и давлении. 73. К какому значению стремится энтропия правильно образованного кристалла при приближении температуры к абсолютному нулю? 74. Приведите зависимость химического потенциала компонента от его концентрации. 75. Приведите характеристику химического равновесия. 76. Выразите константу равновесия через степень диссоциации и давление. 77. Сформулируйте закон действующих масс. 78. Напишите уравнение изотермы химической реакции Ванн Гоффа и объясните, какие вопросы можно решать, применяя его. 79. Какие факторы влияют на константы равновесия Kp и Kc, если систему рассматривать как идеальную? 80. Kp' – константа равновесия реакции 3/2H2+1/2N2↔NH3, а Kp'' – константа равновесия реакции 3H2+N2↔2NH3. Напишите количественное соотношение между Kp' и Kp''. 81. Напишите уравнение изотермы реакции H2+Br2 ↔2HBr (все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии). 82. Напишите выражение для соотношения между Kp и Kc для реакции 2CO2 (г)↔2CO+O2. 83. Выразите константу равновесия Kp реакции 2SO2+O2 ↔ 2SO3 через парциальные давления реагирующих веществ. 84. При определённой температуре общее давление в равновесной системе Ca(OH)2 (т)↔CaO (т) + H2O (г) равно p. Выразите константу равновесия Kp этой реакции через общее давление. 85. Изменятся ли и как степени диссоциации HCl и H2O в следующих реакциях: 2HCl↔H2+Cl2; 2H2O↔2H2+O2 при повышении общего давления? 86. Напишите уравнение зависимости константы химического равновесия от температуры в дифференциальной форме и проанализируйте его. 87. Зависит ли и как константа равновесия от температуры и давления? 88. Каково соотношение между константами равновесия Kp и Kc химической реакции A+B=C+D, если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии? 89. Зависимость константы равновесия от температуры можно выразить следующим уравнением: Kp= – 600/Т+5,407. Выделяется или поглощается теплота в ходе реакции? 90. Как влияет понижение давления на равновесие реакции 2Cl+2H2O (г)↔4HCl+O2, если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии? 91. 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)? 92. 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? 93. Перечислите способы расчёта константы равновесия. 94. Сформулируйте общее термодинамическое условие фазового равновесия. 95. Что называется фазой? Приведите примеры. 96. Что называется компонентом? Приведите примеры. 97. Что такое число термодинамических степеней свободы? 98. Что такое тройная точка на диаграмме состояния однокомпонентной системы? 99. Напишите правило фаз Гиббса для системы, на которую из внешних факторов влияют только давление и температура. 100. Чему равно число термодинамических степеней свободы однокомпонентной системы, содержащей жидкую и твёрдую фазы в состоянии равновесия? 101. Изобразите диаграмму состояния воды в координатах p=f(T) и укажите области сосуществования фаз. 102. Напишите уравнение Клапейрона – Клаузиуса и проанализируйте его. 103. Путём анализа уравнения Клапейрона – Клаузиуса объясните, почему давление насыщенного пара над жидкой фазой растёт с увеличением температуры. 104. Начертите график, которым необходимо воспользоваться для графического расчёта теплоты испарения, напишите соответствующую формулу. 105. Укажите максимальное количество фаз однокомпонентной системы, которые могут одновременно находиться в состоянии термодинамического равновесия.

106. Приведите математическое выражение закона распределения, учтите ассоциацию или диссоциацию молекул. 107. Приведите диаграмму системы, компоненты которой образуют твёрдые растворы. 108. Что представляет собой термический анализ? 109. Нарисуйте диаграмму состояния с простой эвтектикой и объясните её. 110. Что представляет собой кривая на фазовой диаграмме воды, полученная продолжением кривой давления насыщенного пара влево от тройной точки? 111. Что называется насыщенным паром жидкости? 112. Сформулируйте правило фаз Гиббса. 113. Сформулируйте закон Рауля и напишите его математиеское выражение. 114. Почему давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем? 115. объясните причину положительных и отрицательных отклонений от закона Рауля. 116. Объясните, почему даже в неидеальных растворах, если они достаточно разбавлены, давление насыщенного пара подчиняется I закону Рауля. 117. Почему растворы электролитов не подчиняются закону Рауля? 118. Почему растворы электролитов не подчиняются закону Вант-Гоффа для осмотического давления? 119. Покажите графически зависимость понижения температуры замерзания раствора ∆Tзам и повышения температуры кипения ∆Tкип по сравнению с чистым растворителем от концентрации. 120. Укажите, какими свойствами и какого компонента – растворителя или растворённого вещества – определяются криоскопическая и эбуллиоскопическая постоянные. 121. Сформулируйте первый закон Коновалова; проиллюстрируйте его диаграммой состояния в координатах p=f (состава) при T=const и T=f (состава) при p=const. 122. Сформулируйте второй закон Коновалова, проиллюстрируйте его диаграммой состояния в координатах p=f (состава) при T=const и T=f (состава) при p=const. 123. Что такое критическая точка смещения и для каких жидкостей она характерна? 124. Чем определяется растворимость газов в жидкостях? 125. Постройте диаграмму зависимости давления пара от температуры для воды и разбавленных водных растворов и проанализируйте её. 126. Что такое азеотропные смеси? 127. Что называется идеальным раствором? 128. Начертите график зависимости общего и парциального давления пара от состава для бинарных смесей и проанализируйте его. 129. У какого из двух водных 0,005М растворов – раствора глюкозы или раствора сульфата натрия – осмотическое давление (при одинаковой температуре) больше? Почему? 130. Как зависит растворимость газов в жидкостях от давления? 131. Сформулируйте закон Генри. Укажите области применения. 132. Влияет ли и как ассоциация молекул растворённого нелетучего вещества на давление насыщенного пара растворителя? 133. Каково термодинамическое условие самопроизвольного образования истинного раствора при постоянных p и T? 134. Изложите кратко теорию электролитической диссоциации Аррениуса. 135. Что называется степенью электролитической диссоциации α, изотоническим коэффициентом i ? Как они связаны между собой? 136. Что называется удельной и эквивалентной электрической проводимостью электролита? В каких единицах они выражаются? 137. Объясните ход зависимости удельной электрической проводимости от концентрации. 138. Объясните ход зависимости эквивалентной электрической проводимости от разведения для слабых и сильных электролитов. 139. Меняется ли константа диссоциации электролита с ростом диэлектрической проницаемости растворителя, если растворители близки по свойствам? 140. Выразите константу диссоциации угольной кислоты H2CO3 через степень диссоциации α и общую концентрацию электролита C. 141. Зависит ли активность от способа выражения концентрации? 142. Какие ионы обладают наибольшей подвижностью в водных растворах и почему? 143. Что такое коэффициент активности? При каких условиях вместо активности можно употреблять концентрацию? 144. Какие свойства растворителя являются определяющими в его способности ионизировать растворённое вещество? 145. Что называется активностью? Какова связь активности с концентрацией? 146. Выведите уравнение закона разведения Оствальда для бинарного электролита. 147. Как трактуется закон независимого движения ионов Кольрауша?

148. Как связаны между собой удельная (См *м-1) и эквивалентная (молярная) электрические проводимо2 сти (См *м * моль-1)? 149. Эквивалентная (молярная) электрическая проводимость при бесконечном разведении при 25°C для водных растворов CH2ClCOOH и CH2ClCOONa составляет соответственно 38,95* 10-3 и 8,98* 10-3 См * м2 * моль1 , хотя кислота – слабый, а соль – сильный электролит. В чём причина такой большой разницы λ0? 150. Две одноосновные органические кислоты при одинаковой молярной концентрации имеют степени диссоциации: первая – 0,2, вторая – 0,5. Константа диссоциации какой кислоты больше и во сколько раз? 151. Значения pK для хлорной и азотной кислот в уксусной кислоте соответственно равны 4,95 и 9,38. Какая из этих двух кислот в данном растворителе является более сильной? 152. Изложите кратко основные положения теории сильных электролитов. 153. Напишите математическое выражение предельного закона Дебая – Гюккеля для 0,01 н. водного раствора Co(NO3)2. 154. Какая реакция (окисления или восстановления) протекает на положительном электроде гальванического элемента? 155. Чему равна ионная сила для 0,1 н. водного раствора Ca(NO3)2? 156. Чему равна ионная сила для 0,01 н. водного раствора CaCl2? 157. Объясните смысл кажущейся степени диссоциации у сильных электролитов. 158. Сформулируйте правило ионной силы. 159. Приведите примеры электродов I и II рода. 160. Каково устройство водородного электрода? Какая реакция протекает на водородном электроде? Напишите уравнение, по которому вычисляется его потенциал. 161. Как устроен каломельный полуэлемент? Какая реакция протекает на электроде при его работе, каким соотношением определяется его потенциал? 162. Что такое стандартный электродный потенциал? Что такое электрохимический ряд напряжений металлов? 163. Напишите уравнение Нернста для окислительно-восстановительного электрода, на котором протекает реакция Fe3++ē→Fe2+. 164. Как изменится потенциал водородного электрода при увеличении давления водорода? 165. Какие количественные законы электролиза вам известны? Что такое выход по току? 166. Температурный коэффициент обратимого гальванического элемента меньше нуля. Определите, выделяется или поглощается теплота при работе этого элемента? 167. От чего зависит величина стандартной ЭДС гальванического элемента? 168. Для гальванического элемента, работающего в обратимых условиях, ЭДС при 25°C больше, чем при0°C. С выделением или поглощением теплоты работает этот элемент? 169. Что называется стандартной ЭДС? 170. Опишите устройство элемента Якоби – Даниэля. Примените формулу Нернста для вычисления его ЭДС. 171. Какие гальванические элементы называются концентрационными, по какому уравнению вычисляется их ЭДС? 172. Какие электроды называются окислительно-восстановительными и по какому уравнению вычисляется их потенциал? 173. Что такое потенциал разложения и перенапряжения? 174. В каком случае знак ЭДС гальванического элемента считается положительным? 175. Какие константы и экспериментальные данные надо знать, чтобы подсчитать электрическую работу, совершаемую гальваническим элементом? 176. Что называется кинетикой? Приведите определение средней и истинной скорости химической реакции. 177. Как изменяются скорость химической реакции и концентрация реагирующих веществ во времени? 178. Что такое константа скорости? 179. Что такое молекулярность химической реакции? Перечислите кинетическую квалификацию химических реакций на основе их молекулярности. 180. По какому признаку реакции разделяются на порядки? В чём отличие молекулярности реакции от порядка? 181. Приведите и проанализируйте кинетические уравнения изменения концентрации реагирующих веществ для реакции первого порядка. 182. Приведите и проанализируйте кинетические уравнения изменения концентрации реагирующих веществ для реакции второго порядка. 183. Какая из односторонних реакций заканчивается быстрее при одинаковых исходных концентрациях и одинаковых константах скорости; реакция первого или второго порядка? 184. Что такое период полупревращения и как он связан с константой скорости для реакции первого и второго порядка?

185. Зависит ли и как от исходных концентраций реагирующих веществ период полупревращения для реакции первого и второго порядка? 186. Какие методы применяются для определения порядка реакций? 187. Как влияет температура на скорость химических реакций? Приведите график. 188. Рассмотрите зависимость скорости химических реакций от температуры. Поясните смысл величин, определяющих эту зависимость. 189. Что называется энергией активации? Укажите её физический смысл. 190. На основании каких данных рассчитывается энергия активации? 191. Две реакции одинакового порядка имеют одинаковые предэкспоненциальные множители. Разность энергий активации E2 – E1=80 кДж/моль. Рассчитайте отношение констант скорости K2/K1 при 434 К. 192. Термостат даёт ошибку термостатирования ±1 К при 500 К. Какова ошибка экспериментатора при определении скорости, если энергия активации реакции 167,6 Дж/моль? 193. На основании, каких данных рассчитывается энергия активации? 194. Какую размерность имеет константа скорости реакции первого порядка? 195. Какую размерность имеет константа скорости реакции второго порядка? 196. Какие реакции называются параллельными? Приведите примеры. 197. Приведите примеры последовательных реакций. Постройте график зависимости концентрации веществ от времени (в последовательной реакции). 198. Рассмотрите основные положения теории активных соударений. 199. Что такое активированный комплекс (в теории переходного состояния)? 200. Какой физический смысл имеет представление об энтропии активации в теории переходного состояния? 201. Перечислите характерные признаки и особенности цепных реакций. 202. Что такое катализ и катализаторы? 203. Перечислите основные признаки и особенности гомогенного и гетерогенного катализа. Приведите примеры. 204. Как влияет катализатор на энергию активации? 205. В чём суть мультиплетной теории катализа? 206. Роль поверхности катализатора при гетерогенном катализе? Приведите примеры. 207. Как проявляется специфичность катализатора в гомогенном и гетерогенном катализе? 208. Что такое стерический фактор и чем он определяется в теории переходного состояния? 209. Приведите примеры цепной реакции с неразветвлённой цепью. 210. Рассмотрите протекание реакций с разветвлённой цепью. 211. К какому типу цепной реакции относится окисление жиров при контакте их с воздухом? 212. Что такое фотохимические реакции? 213. В чём заключается закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна? 214. Какие реакции называются автокаталитическими? Приведите примеры. 215. Что такое ингибиторы? Приведите примеры реакций, которые можно затормозить с помощью ингибиторов. 216. Какие вещества называются инициаторами химических реакций? 217. Что такое ферменты? Какие ферменты вы знаете? 218. Что такое свободные радикалы? Как их можно получить? 219. Какие реакции называются радиационно-химическими? 220. Какие излучения преимущественно используют в радиационной химии? 221. Охарактеризуйте предмет коллоидной химии. Какие вопросы она изучает? 222. Дайте характеристику отличительных признаков дисперсных систем: гетерогенность, раздробленность. 223. Место коллоидно-химических процессов в пищевой технологии. 224. Покажите связь коллоидной химии с защитой окружающей среды. 225. Что такое удельная поверхность и дисперсность? Как выражается концентрация дисперсной фазы? 226. Приведите классификацию, обозначения и название дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды. 227. Охарактеризуйте коллоидные (высокодисперсные) системы как разновидность дисперсных систем. 228. Приведите классификацию дисперсных систем в зависимости от размера частиц и вида дисперсной фазы. 229. В чём отличие монодисперсной системы от полидисперсной? Как определить размеры частиц неправильной формы (привести к одному эквивалентному размеру)? 230. Укажите особенности высокодисперсных систем. 231. Объясните происхождение термина коллоидная химия. 232. Какова роль дисперсных систем и коллоидных процессов в природе и технике? 233. Что такое диализ? 234. Какая дисперсность характерна для коллоидных систем? 235. Перечислите признаки дисперсных систем.

236. Что называется удельной поверхностью системы? 237. Сравните размерность дисперсности и удельной поверхности. 238. Какие системы называются полидисперсными? 239. Как произвести разделение суспензий на фракции? 240. Что такое ультрафильтрация? 241. Как выразить дисперсность через диаметр шарообразных частиц? 242. Как можно классифицировать дисперсные системы по размерам частиц? 243. Приведите классификацию дисперсных систем по взаимодействию между дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. 244. Чем вызвана нескомпенсированность межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз? 245. Укажите причины появления избытка поверхностной энергии. Что такое удельная свободная поверхностная энергия? 246. Что такое поверхностное натяжение и как его можно выразить через термодинамические функции состояния? 247. Как выразить изменение энергии Гиббса для поверхности раздела фаз? 248. Сформулируйте принцип снижения поверхностной энергии за счёт уменьшения поверхности раздела фаз и поверхностного натяжения. 249. Почему появляется внутреннее давление у частиц дисперсной фазы и как его определить при помощи формулы Лапласа? 250. Объясните причину интенсификации химических, физических и других процессов в связи с раздробленностью и кривизной частиц дисперсной фазы. 251. Что такое адгезия, аутогезия и когезия? 252. Дайте характеристику равновесной работы адгезии как компенсации избытка свободной поверхностной энергии. 253. Что такое краевой угол смачивания и как он определяется? 254. Что такое адгезия жидкости и смачивание, гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) поверхности? 255. В чём особенности адгезии твёрдых тел и как зависит адгезия от формы и размеров твёрдого тела? Приведите примеры адгезии пищевых масс. 256. Что такое адсорбция и чем она вызвана? 257. Как изменяется свободная поверхностная энергия и химический потенциал адсорбата в процессе адсорбции? 258. Напишите уравнение изотермы адсорбции Гиббса и проведите его анализ. 259. Что такое теплота адсорбции? Охарактеризуйте понятия дифференциальная и интегральная теплота адсорбции; как они зависят от количества адсорбированного газа. 260. В чём отличие мономолекулярной полимолекулярной адсорбции? Приведите графические изображения различных изотерм адсорбции. 261. В чём особенности химической и физической адсорбции? 262. Как провести классификацию пористых адсорбентов в зависимости от их удельной поверхности? В чём особенность процесса адсорбции в микропорах? 263. Какие вещества называются поверхностно - активными? Приведите примеры. 264. Каким уравнением выражается зависимость поверхностного напряжения от концентрации поверхностно-активного вещества? 265. Сформулируйте правило Траубе и приведите иллюстрирующий его пример. 266. Проведите анализ уравнения Шишковского. 267. Какие параметры уравнений Лэнгмюра и Шишковского связаны между собой? 268. Как перейти от уравнения Гиббса к уравнению Лэнгмюра, используя дифференциальную форму уравнения Шишковского? 269. Сформулируйте основные положения теории Лэнгмюра? Напишите уравнения изотермы адсорбции Лэнгмюра. Как определить величину Г∞ графическим способом, если известен ряд значений Г и С? 270. Как по величине константы Г∞ вычислить поверхность адсорбента (в м2/кг)? 271. Охарактеризуйте гидрофильные и гидрофобные поверхности. Приведите примеры. Как можно «гидрофилизировать» поверхность? 272. В чём особенности структуры молекул ПАВ? Как ориентируются эти молекулы в адсорбционном слое на границе вода – воздух? 273. Приведите характеристику пористых адсорбентов, применяемых в пищевой промышленности. 274. Напишите уравнения Гиббса, Лэнгмюра и Фрейндлиха при адсорбции газов на твёрдых поверхностях. 275. В чём причина и суть адсорбционного понижения прочности? 276. Каковы особенности адсорбции электролитов твёрдыми адсорбентами? 277. Как влияют на адсорбцию природа растворителя, природа и пористость адсорбента? 278. В чём сущность методов хроматографического анализа?

279. Почему гидрофобные вещества (уголь, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества (ПАВ) из водных растворов, а гидрофильные вещества (силикагель) – из углеводородных растворов? 280. Какие вещества называются ионитами? Каково их практическое применение? Приведите примеры ионитов. 281. Где и какие иониты применяются в пищевой промышленности? 282. В чём особенности реакций катионного и анионного обмена ионитов? 283. Какова структура матрицы катионита и анионита? 284. Рассмотрите причины возникновения двойного электрического слоя на границе раздела твёрдое тело – жидкость. 285. Как связать возникновение заряда на границе твёрдое тело – жидкость с изменением поверхностной энергии? 286. Как изменяется поверхностное натяжение в связи с зарядом поверхности? 287. При каких условиях направленное движение коллоидных частиц в электрическом поле отсутствует? 288. Какое явление называют электрофорезом? 289. Какое явление называется электроосмосом? 290. Объясните структуру двойного электрического слоя. Что такое φ- и ξ-потенциал? 291. Что такое граница скольжения и дзета-потенциал двойного электрического слоя, возникающего на границе твёрдое тело – жидкость? 292. Что такое потенциал седиментации и потенциал течения? 293. Что такое электрофоретическая подвижность? 294. Какое строение имеет двойной электрический слой мицеллы? 295. Рассмотрите строение мицеллы золя бромида серебра, полученного приливанием к 20 см3 0,01 н. 3 КВг 10 см 0,001 н. AgNO3. 296. Изобразите схему и напишите формулу мицеллы гидрозоля сульфида ртути(II). Стабилизатор – сероводород. 297. На основе уравнения Рэлея объясните голубую окраску неба. 298. Какие явления наблюдается при прохождении луча света через дисперсную систему? 299. Что такое опалесценция и флуоресценция? Как экспериментально отличить опалесценцию от флуоресценции? 300. Напишите уравнение Рэлея и проанализируйте его 301. Почему для светомаскировки применяют синий цвет, а для сигнализации в тумане – красный? Как определить размеры и концентрацию частиц дисперсной фазы при помощи нефелометра? 302. Приведите соотношения между размерами частиц и длиной волны света при рассеянии света в зависимости от длины волны. 303. В чём причина молекулярно-кинетических явлений и почему они распространяются преимущественно на коллоидные системы, а не на все дисперсные системы? 304. Укажите причины броуновского движения. Как определить средний геометрический сдвиг частиц? 305. Определите причины и виды диффузии. Приведите примеры диффузии. 306. Что такое градиент концентрации, скорость диффузии и коэффициент диффузии? 307. Что такое осмос, его причины и следствия? Как зависит осмотическое давление от размеров частиц дисперсной фазы коллоидных растворов? 308. Что такое устойчивость и в чём особенность седиментационной (кинетической) и агрегативной устойчивости дисперсных систем? 309. В чём заключается гипсометрический закон распределения концентрации дисперсной фазы по высоте? Какие условия необходимы для соблюдения этого закона? 310. Какие условия оседания частиц средне- и грубодисперсных систем в жидких и газовых средах? 311. Сформулируйте принцип седиментационного анализа дисперсных систем. 312. Приведите примеры устойчивости и разрушения дисперсных систем применительно к различным областям пищевой промышленности. 313. В чём особенности энтропийно-энтальпийного фактора устойчивости дисперсных лиофильных и лиофобных систем? 314. Что такое расклинивающее давление и каковы его причины? 315. Как связаны между собой агрегативная устойчивость и дзета-потенциал? 316. Что следует понимать под термином агрегативная устойчивость? 317. В чём проявляется адсорбционно-сольватный и структурно-механический факторы устойчивости лиофобных дисперсных систем? 318. Объясните основы теории ДЛФО (Дерягина – Ландау – Фервея – Овербека) коагуляции золей электролитами. 319. Как изменяется сила взаимодействия в зависимости от расстояния между частицами на основе теории ДЛФО? 320. Какое ограничение принято в теории коагуляции Смолуховского и в чём особенность этой теории? 321. Что такое время половинной коагуляции и константы скорости коагуляции? Как они определяются?

322. Что такое коагуляция? Какие причины могут вызвать коагуляцию золей? 323. Что называется порогом коагуляции? Как зависит порог коагуляции от заряда иона электролита? 324. Что такое скрытая коагуляция? Чем она отличается от коагуляции явной? 325. Рассмотрите коагуляцию золей смесью двух различных электролитов. 326. В чём заключается принцип коллоидной защиты? 327. В чём проявляются особенности использования в качестве стабилизаторов дисперсных систем поверхностно-активных веществ? 328. 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. 329. В чём особенность коагуляции смесью электролитов? Что такое аддитивность, антогонизм и синергизм? 330. Что такое флокуляция и флокулянты? 331. Какими способами осуществляется чистка воды и воздуха от дисперсных частиц и каково значение этих способов для охраны окружающей среды? 332. Какие системы называют связнодисперсными и свободнодисперсными? В чём отличие коагуляционных и кристаллизационных контактов между частицами? 333. Как вязкость дисперсной системы зависит от концентрации дисперсной фазы? Рассмотрите условия применимости уравнения Эйнштейна. 334. В чём отличие вязкости свободнодисперсных и связно-дисперсных систем? 335. Какие виды деформации характерны для связнодисперсных систем? 336. Как классифицируются пищевые массы по их структурно-механическим свойствам? 337. Как влияют форма частиц и их заряд на вязкость дисперсной системы? 338. Что такое предельное напряжение сдвига? Проведите анализ уравнения Бингама, описывающего течение структурированных тиксотропных систем. 339. Какое течение называется пластическим? Что такое предел текучести? 340. Что такое тиксотропия и тиксотропные структуры? Приведите примеры. 341. В чём осбенность структур, возникающих при гетерокоагуляции, т.е. при взаимодействии между коллоидными частицами и твёрдой поверхностью? 342. Приведите и поясните характер кривых течения структурированных систем. 343. Приведите графики: вязкость – напряжение сдвига для нормальной, вязкой и структурированной систем. 344. Изобразите реологические кривые (в координатах скорость течения – напряжение сдвига): а) для нормальной вязкой и б) для структурированной систем (отметьте на графике максимальный предел текучести). 345. Какие существуют способы получения дисперсных систем? 346. Как связаны условия самопроизвольного и несамопроизвольного диспергирования с поверхностной энергией? 347. Как определяются степень диспергирования и работа диспергирования? 348. Какие способы диспергирования применяются в пищевой промышленности? 349. Каким образом ПАВ способствуют диспергированию? 350. Что такое степень пересыщения и в чём особенность термодинамики фазовых переходов конденсационных методов получения дисперсных систем? 351. Что такое пептизация и как её осуществляют? 352. Какие методы очистки и концентрирования золей вы знаете? 353. Что такое диализ (обратный осмос), ультрафильтрация? Опишите принципиальные схемы этих процессов. 354. Что такое электродиализ и в чём его отличие от диализа? Укажите практическое применение диализа и электродиализа. 355. В чём сущность мембранного равновесия Доннана? Опишите особенности биологических мембран. 356. В чём общность и отличие золей и суспензий как дисперсных систем типа т/ж? 357. В чём суть перехода золя в гель? Что такое синерезис? 358. В чём суть перехода суспензии в пасту? Приведите примеры пищевых паст. 359. Приведите классификацию эмульсий в зависимости от концентрации дисперсной фазы. Как определяется концентрация дисперсной фазы эмульсии? 360. Что такое микроэмульсии? 361. Что такое прямые и обратные эмульсии? Как осуществляется обращение фаз эмульсии, определение типа эмульсии? 362. Как связана устойчивость эмульсий с величиной межфазового поверхностного натяжения? 363. Приведите примеры использования эмульсии в пищевой и парфюмерной промышленности. 364. По каким признакам производят подбор ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий и что такое гидрофильно-липофильный баланс? 365. Какие факторы агрегативной устойчивости характерны для эмульсии? Что такое коалесценция и гомогенизация?

366. В чём заключается принцип подбора и механизм действия высокодисперсных порошков для стабилизации эмульсий? 367. Что такое пены? Какова их структура? 368. В чём особенность агрегативной устойчивости пен? 369. Чем вызвано избыточное давление внутри пузырьков пен? Какие факторы определяют устойчивость пен? 370. Что такое кратность пен? Какие способы получения пен вы знаете? 371. Какие вещества являются эффективными пенообразователями? Как ускорить разрушение пен? 372. Приведите примеры использования пен в пищевой промышленности. 373. В чём заключается действие ПАВ при стабилизации пен? Какие пенообразователи применяют в пищевой промышленности? 374. Что такое флотация? Объясните принцип, особенности и применение флотации. 375. Опишите строение элементарной ячейки пен. В чём отличие пен от суспензии и эмульсии? 376. Что такое твёрдые пены? Как происходит переход жидких пен в твёрдые? 377. Охарактеризуйте аэрозоли как дисперсные системы типа т/г и ж/г. Что такое дым, пыль, туман, смог, аэрозольная пена? Как определяется частичная массовая концентрация аэрозолей? 378. Каким образом образуются аэрозоли? Приведите примеры образования аэрозолей на предприятиях пищевой промышленности. 379. В чём особенности седиментационно-агрегативной устойчивости аэрозолей? 380. Укажите причины перемещения аэрозолей в воздушном потоке и осаждение аэрозолей на препятствия. Что такое пневмотранспорт? 381. Укажите причины электризации и взрывоопасности аэрозолей, в том числе мучной и сахарной пыли. 382. Как ускорить седиментацию аэрозолей? Что такое пылеподавление и как его осуществляют? Приведите примеры седиментации аэрозолей в пищевой промышленности. 383. Объясните особенности фильтрации аэрозолей в циклонах и тканевых фильтрах. 384. Что такое предельно допускаемая концентрация аэрозолей? 385. Как перевести порошок в аэрозольное состояние? Что такое псевдоожижение и где оно осуществляется? 386. В чём особенность и какова классификация дисперсных систем с твёрдой дисперсионной средой? Какие поверхностные явления характерны для этих систем? 387. Укажите различие между сплавами и композиционными материалами. Охарактеризуйте дисперсные системы типа т/т. Применение этих систем в пищевой промышленности. 388. В чём особенности таких процессов, как пеносушка, экструзия, пропитка? Как применяются эти процессы в пищевой промышленности? 389. Какие отличительные особенности капиллярно-пористых тел? Роль смачивания и других коллоидно-химических процессов. Приведите примеры пищевых масс как капиллярно-пористых тел. 390. Какие вещества называются высокомолекулярными соединениями (ВМС)? Приведите примеры природных и искусственных ВМС. 391. Что такое макромолекулы и какова структура макро-молекул ВМС? 392. Что такое конформация макромолекул, фазовое и физическое состояния ВМС? 393. В чём проявляются особенности растворов ВМС как лиофильных систем? Какие свойства растворов ВМС соответствуют коллоидным растворам? 394. Проанализируйте особенности осмоса, диффузии и рассеяния света растворами ВМС. 395. Что такое латексы? Опишите методы их получения, свойства и применение. 396. Что такое молекулярная масса макромолекул? Приведите методы её определения. 397. Что такое относительная, удельная, приведённая и характеристическая вязкости? Как определить молекулярную массу ВМС по вязкости? 398. В чём сущность процесса набухания? Отличия ограниченного и неограниченного набухания. 399. Что такое степень и константа набухания? Особенности набухания пищевых масс. 400. В каком состоянии находится растворитель в студне? 401. Чем вызваны тепловые эффекты в процессе набухания? 402. В чём проявляется особенность студней, сочетающих свойства твёрдых тел и жидкостей? Приведите примеры пищевых студней. 403. Что такое тиксотропия и синерезис? Приведите примеры использования синерезиса в пищевой технологии. 404. В чём особенность белков как полиэлектролитов и ВМС? Напишите схему полипептидной цепи белков. 405. Почему изменяются структура макромолекул белков и вязкость их растворов при изменении pH среды? 406. В чём особенности коллоидных свойств белков и их электрофореза? 407. Как изменяется строение двойного электрического слоя макромолекул белка в зависимости от pH среды? 408. Что такое изоэлектрическая и изоионная точки белков?

409. Что такое деструкция и свёртывание (десольватация) белков? Как проявляются эти процессы в отношении пищевых масс? 410. В чём значение коацервации в процессе зарождения жизни на Земле? 411. Какую роль играют белки в продуктах питания? 412. В чём заключаются отличительные признаки коллоидных ПАВ? Приведите примеры анион- и катионактивных коллоидных ПАВ. 413. Какие вам известны синтетические и природные кол-лоидные ПАВ? 414. Как осуществляется равновесие между молекулами коллоидных ПАВ в растворе и на границе раздела фаз? 415. Что такое критическая концентрация мицеллообразования? Как её можно определить опытным путём? 416. Что такое солюбилизация или коллоидная растворимость? Опишите характер явлений, происходящих при солюбилизации. 417. Что такое моющие средства и моющее действие? Как объяснить моющее действие мыла? 418. Каково значение коллоидных ПАВ в пищевой технологии? 419. Каково строение коллоидных мицелл? В чём проявляется влияние мицеллообразования на пенообразующие и суспендирующие свойства коллоидных растворов ПАВ?

ПРИЛОЖЕНИЯ Таблица 1. Рефракция атомов и связей

Ra, см3/моль атомов*

Атом и связь Азот: в аммиаке в амидах в нитрилах Первичные ароматические амины Первичные амины Водород Вторичные амины Йод Кислород гидрокисльный Кислород карбонильный Кислород эфирный Хлор Фтор Углерод Двойная связь Тройная связь Бром

2,48 3,776 3,118 3,213 2,322 1,100 2,502 13,900 1,525 2,221 1,643 5,967 0,997 2,418 1,733 2,398 8,865

*

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

Таблица 2. Теплоты сгорания некоторых соединений в стандартных условиях Вещество Метан Ацетилен Бензол Нафталин

o ∆H298 ,

кДж/моль -890,31 -1299,63 -3267,70 -5156,78

Вещество Мочевина Анилин Глюкоза Этиловый спирт (ж)

o ∆H298 ,

кДж/моль -634,30 -3396,20 -2815,8 -1366,91

Таблица 3. Стандартные энергии Гиббса некоторых элементов и соединений 0 0 ∆G298 ⋅ 10−6 , ∆G298 ⋅ 10−6 , Вещество Вещество Fe

Дж/кмоль 0

MgO (к)

Дж/кмоль -568,94

0 0 0 0 -95,3115 -394,379 -137,14 -1029,34

H2 C Cl2 O2 HCl CO2 CO MgCO3 (к)

Mg(OH)2(к) H2O (ж) CaC2 (ж) CaCO3 (к) Fe3O4 (к) H2O (г) CH3COOH(ж) C2H2

-833,662 -237,245 -64,098 -1128,76 -1014,6 -228,605 -392,741 -209,350

Таблица 4. Средние энергии связей Связь

∆Н, кДж/моль

Связь

∆Н, кДж/моль

С-Н С=С О-Н

358,15 423,42 460,24

С-С С-О Н-Н

262,76 313,80 429,20

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ * Варианты 01

02

03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

13

Контрольная работа 1

Контрольная работа 2

Контрольная работа 3

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

28

72

70

107

137

157

154

176

221 263 300 345 387

1

56

95

58

10 2

167

168

211

212

242

243

2

29

73

68

110

129

118

159

177

222 264 301 346 388

2

57

96

60

166

169

210

213

241

244

3

30

74

66

108

132

144

160

179

223 265 302 347 389

3

58

97

67

165

170

209

214

240

245

4

31

75

64

68

109

133

145

161

179

204 266 303 349 390

116

10 3 117

10 4 118

1

2

275

274

273 272

3

276

277

278

302

303

304

311

312

313

4

59

98

64

119

164

171

208

215

239

246

32

76

67

93

106

141

136

162

180

225 267 304 349 391

5

60

99

66

120

163

172

207

216

238

247

33

77

60

94

121

143

137

163

181

276 268 305 350 392

6

61

100

68

121

162

173

206

217

237

248

7

34

78

58

95

122

144

138

164

187

227 269 306 351 393

62

101

70

102

161

177

205

218

236

249

35

79

56

96

123

145

139

165

183

228 270 307 352 394

8

63

102

72

123

160

175

204

219

235

250

9

36

80

54

97

104

133

140

166

184

229 271 308 353 395

9

64

103

74

127

159

176

203

220

234

251

10

37

81

52

98

105

114

142

167

185

230 272 309 354 396

10

65

104

76

126

158

177

202

221

233

252

11

38

82

50

99

126

115

146

168

186

231 273 310 355 397

11

66

105

78

128

157

178

201

222

232

253

12

39

83

48

128

116

147

169

187

232 274 311 356 398

12

67

106

80

10 0

156

179

200

223

231

254

13

40

84

46

130

119

148

170

188

233 275 312 357 399

13

68

107

82

155

180

199

222

230

255

10 1 125

267 266 265 264

263

283 284 285 286 287

288

309

316

7

268

282

307

315

8

127

269

281

306

314

6

270

280

305

5

5

271

279

4

309 310 329 330 331

332

317 318 319 320 321 322

323

14

15

16

17

18

19

20

21 22 23 24 25 26 27 28

29

30

31

32

10 5

14

41

85

44

14

69

109

84

15

42

86

72

15

70

109

86

16

43

87

40

16

71

110

88

17

44

88

38

17

72

111

90

18

45

89

36

18

73

112

92

19

46

90

34

19

74

113

94

20

47

91

32

20

75

114

93

21

48

92

30

21

76

115

91

22

49

93

30

94

126

11 2 124

10 8 102

10 3 121

10 4 120

11 1 122

10 2 124

10 3 125

131

120

149

171

189

234 276 313 358 450

154

181

198

221

229

256

132

144

150

172

290

235 277 314 359 451

153

182

197

223

228

257

133

145

151

179

191

236 278 315 360 452

152

183

196

224

227

258

121

136

152

174

197

237 279 316 361 453

151

184

195

225

226

259

123

132

153

175

193

238 280 317 362 404

150

185

194

224

225

260

125

133

155

174

194

239 281 318 363 405

149

186

193

227

224

261

128

141

156

179

195

240 282 319 364 406

148

187

192

228

223

262

130

143

157

177

196

241 283 320 365 407

147

188

191

229

222

263

131

144

158

171

197

242 284 321 366 408

262

261

266

258

259

257

256

255

290

291

292

293

294

295

296

334

335

336

337

338

339

340

325

326

327

328

329

311

312

77

95

89

126

146

189

190

227

221

264

50

74

28

95

107

145

117

170

198

243 285 322 367 409

23

78

97

87

127

145

190

189

224

220

265

24

51

78

29

96

109

113

128

169

199

244 286 323 368 410

24

79

99

85

128

144

191

188

225

219

266

25

52

80

31

97

106

114

134

168

200

245 287 324 369 411

25

80

111

80

129

143

192

187

224

218

267

26

53

82

33

98

122

115

135

167

201

246 288 325 370 412

26

81

113

83

130

142

193

186

223

217

268

27

54

84

31

99

124

116

136

166

207

247 289 326 371 413

27

82

115

79

131

141

194

185

221

216

269

10 0

126

109

137

165

203

247 290 327 372 414

140

195

184

221

205

270

125

120

138

164

204

249 299 328 373 415

139

196

183

220

214

271

130

127

139

163

205

250 292 329 347 416

138

197

182

219

213

272

114

128

155

262

206

251 293 330 375 417

137

138

181

218

212

273

123

132

153

161

207

252 294 331 376 418

135

139

180

217

240

274

55

86

29

28

83

96

77

10

56

88

30

29

84

98

75

9

57

90

32

30

85

100

73

8

58

92

34

31

86

102

71

7

59

73

36

32

87

104

69

132

10 1 133

10 5 134

11 2 135

10 2 136

252 251 250 249 248

247

246

245

244

298 299 300 301 300 299

298

287

296

295

341

324

22

253

297

333

23

11

254

289

342 343 344 345 346 347

348

349

350

351

313 314 315 316 317 318 319

320

321

322

323

33 34 35 36 37 38

39

40

41

42 43 44 45 46 47

48

49

50

51

52

6

60

75

38

33

88

106

67

10 4 137

122

133

152

160

208

253 295 332 377 419

136

200

179

230

240

275

243

294

352

324

5

61

77

40

72

121

141

151

159

209

254 296 333 378 387

34

89

108

65

138

139

201

178

231

239

274

4

62

79

42

74

106

143

150

164

210

256 297 334 379 388

35

90

110

63

139

138

202

177

232

238

272

244 245

293 292

353 354

325 326

3

63

81

44

76

109

144

169

161

211

257 298 335 380 389

36

91

112

61

140

116

203

176

233

237

273

246

291

355

327

2

64

83

46

98

108

145

168

163

212

258 299 336 381 390

37

92

114

59

141

117

204

175

234

236

274

1

65

85

48

107

113

147

165

213

259 263 337 382 391

38

93

115

58

10 0

118

205

174

235

235

275

12

66

87

50

131

114

146

167

214

260 264 328 383 392

39

94

113

60

119

206

173

236

234

273

13

67

85

52

130

115

142

169

215

261 265 339 384 393

40

58

111

62

120

207

172

237

233

271

14

68

83

54

128

116

140

171

216

262 266 340 385 394

41

60

99

64

121

208

171

238

234

269

15

69

81

86

126

119

142

173

217

221 277 341 386 395

42

62

97

66

122

209

170

239

233

267

16

70

79

58

64

125

140

148

175

218

222 268 342 385 396

43

64

95

68

147

123

210

169

240

232

265

17

71

77

60

95

124

144

149

174

219

228 269 343 355 397

44

66

96

70

148

124

211

168

241

231

263

18

29

75

62

97

113

127

150

172

210

224 270 334 346 398

45

68

98

72

149

125

209

207

242

230

261

19

31

73

64

99

122

129

151

170

217

225 271 300 347 399

46

70

100

74

150

126

207

206

216

229

259

20

33

74

66

121

132

252

168

215

226 272 301 348 400

47

72

102

76

10 1

127

205

205

214

228

257

21

35

76

68

106

133

153

166

213

227 273 302 349 401

49

74

104

78

128

203

204

212

227

255

22

37

78

70

106

141

155

164

211

228 274 303 350 402

50

76

106

80

129

201

203

213

226

253

23

39

80

71

110

143

156

162

209

229 275 304 351 403

51

78

108

82

130

199

202

214

225

251

24

41

82

69

107

144

157

160

207

230 276 305 352 404

52

80

110

84

131

197

201

215

224

249

25

43

84

67

124

145

158

154

205

231 277 306 353 405

53

82

112

86

132

195

200

216

223

247

142

10 5 143

10 2 144

10 3 145

11 1 146

151

12 2 152

12 0 153

12 3 154

12 4 155

10 1

247 248

249

250

251

252 253 254 256 255 258

257

259

260

261

262

290 289

288

287

286

285 284 283 282 281 286

279

278

277

276

277

356 310

309

308

307

306 305 304 303 302 329

330

331

332

333

334

328 329

330

331

332

333 334 335 336 337 338

339

340

341

342

343

156

53 54 55 56 57 58 59 60 61

62

63

64

65 66 67 68 69 70

71

72

26

45

86

65

72

123

113

147

153

203

232 278 307 354 406

54

84

114

88

157

133

193

199

217

221

245

27

47

88

63

74

122

114

148

160

201

255 279 308 355 407

55

86

95

90

158

134

191

198

218

220

243

263 264

279 281

335 336

344 345

2

49

90

61

84

121

115

134

161

194

233 280 309 356 408

11

88

96

92

59

135

189

197

219

218

244

4

51

92

59

95

106

116

135

162

198

234 281 310 357 409

265 266

283

90

97

94

160

136

187

196

220

217

246

6

53

93

57

96

107

119

136

163

197

235 282 311 388 410

92

98

93

161

137

185

195

221

219

248

8

55

72

56

97

110

129

140

164

195

236 283 312 359 411

17

94

99

91

162

138

183

194

222

216

250

57

73

55

98

108

132

142

165

193

237 284 313 360 412

19

99

100

90

163

139

181

193

223

215

252

12

59

74

52

99

109

133

146

166

191

238 285 314 361 413

21

91

101

88

164

140

179

132

224

214

254

14

61

75

54

106

141

147

167

189

239 286 315 374 414

23

89

102

86

10 0

141

177

198

225

215

256

16

63

76

56

121

143

148

168

187

250 292 329 375 415

25

87

103

84

142

175

190

226

212

258

18

65

77

58

122

144

149

169

185

252 293 330 376 416

27

85

104

82

143

173

189

227

214

260

20

67

78

60

123

145

150

170

183

253 294 331 377 417

29

83

105

80

144

171

188

228

216

262

22

69

79

62

124

143

151

171

181

254 295 332 378 418

31

81

106

78

145

169

187

229

218

264

24

71

80

64

99

125

114

152

172

179

255 296 333 379 419

33

79

107

76

156

146

168

186

230

220

266

26

28

81

66

97

126

115

153

173

177

256 297 234 380 387

35

77

108

74

154

147

170

185

231

222

268

1

30

82

68

95

128

144

147

174

181

257 298 335 381 388

37

75

109

72

152

148

172

184

232

224

270

3

22

83

70

74

130

116

155

169

186

258 299 336 382 389

39

73

110

70

150

149

174

183

233

226

272

5

34

84

71

131

119

156

175

187

259 300 337 383 390

41

71

111

68

10 4

150

172

182

234

228

274

7

36

85

69

107

120

157

170

188

260 301 338 384 391

43

69

112

66

151

177

181

235

230

275

9

38

86

67

108

129

158

173

189

261 302 339 385 392

45

67

113

69

152

176

180

236

232

273

165

10 1 166

10 5 167

11 2 160

10 1 158

148

10 0 146

10 3 144

270 271

272

273

274

275 245 246 247 248 249

250

251

291 293 295

297

299

301

300 298 296 294 292 290

288

286

340

348

10

269

289

339

347

15

268

287

338

346

13

267

285

337

341 342 343

344

345

346

347 348 349 350 351 352

353

354

349 350 351 352

353

354

355

356 314 316 317 318 319

320

321

73

74

75

76

77

78

79

80

11

36

87

65

47

65

114

62

12

37

88

66

48

66

115

63

13

38

89

67

49

67

114

64

14

39

90

68

50

68

113

63

15

40

91

69

51

69

112

62

16

41

92

70

52

70

111

61

17

42

91

71

53

71

110

60

18

43

92

72

54

72

109

59

12 1 142

12 2 147

12 3 148

12 4 149

12 5 150

12 6 151

12 7 152

12 8 153

108

133

117

172

180

262 303 340 386 393

153

178

179

237

234

271

109

143

118

171

181

221 267 341 386 354

154

179

180

238

235

272

110

145

134

170

182

222 268 342 345 395

155

180

210

240

234

273

111

114

135

169

184

223 269 343 346 396

156

181

209

242

233

274

117

116

136

168

186

224 270 344 347 397

157

182

208

241

232

275

113

119

138

167

188

225 271 300 348 398

158

183

207

243

231

243

114

130

139

166

200

226 272 301 349 359

159

184

206

239

230

245

115

118

138

165

201

227 273 302 350 400

160

185

205

237

229

247

252

254

255

256

257

258

259

260

*

284

285

286

287

288

289

290

291

355

356

357

358

359

360

361

362

322

323

324

325

326

327

328

329

Вопросы - в числителе; задачи - в знаменателе. Контрольные работы № 1 и 2 - по физической химии, №3 - по коллоидной химии.

СОДЕРЖАНИЕ Общие методические указания ……………………………... Лабораторный практикум …………………………………... Физическая химия ……………………………………….. Элементы учения о строении вещества. Молекулярные спектры. Межмолекулярное взаимодействие………………………………………………………. Основы химической термодинамики. Химическое равновесие ……………………………………………... Фазовые равновесия и учение о растворах ………….. Растворы электролитов ……………………………….. Химическая кинетика ………………………………… Коллоидная химия …………………………………………... Дисперсные системы и поверхностные явления …… Основные свойства дисперсных систем …………….. Коагуляция, устойчивость и стабилизация дисперсных систем структурообразование в дисперсных системах ……………………………………………….. Задачи к контрольным работам ………………………… …. Решение типовых задач ……………………………………... Вопросы к контрольным заданиям …………………….…… Приложения ………………………………………………….. Варианты контрольных заданий ……………………….……