Что такое седиментационно-диффузионное равновесие
Что такое седиментационно-диффузионное равновесие?
Процесс седиментации постепенно приводит дисперсную систему к упорядоченному состоянию, т. к. оседающие частицы располагаются в соответствии с их размерами (в нижних слоях преобладают более крупные, а в верхних – более мелкие). Через определенный промежуток времени все частицы могли бы осесть, как бы малы они ни были. Однако этому противодействует броуновское движение и диффузия, стремящиеся распределить частицы равномерно по всему объему дисперсионной среды. Между процессами седиментации и диффузии устанавливается равновесие, характеризуемое неоднородным, но постоянным распределением частиц по высоте столба. Мелкие частицы сильнее испытывают влияние диффузии и располагаются в основном в верхних слоях, более крупные частицы под действием силы тяжести располагаются в нижних слоях. Установившееся состояние системы называют седиментационно-диффузионным равновесием, которое характеризуется гипсометрическим распределением частиц. Путем подсчета частиц на двух уровнях можно определить массу и радиус частиц. (Приведите формулу, позволяющую это сделать. Какой ученый, работая с суспензией гуммигута, использовал эту формулу для определения числа Авогадро?) Седиментационно-диффузионное равновесие – одно из проявлений молекулярно-кинетических свойств высокодисперсных систем. Седиментационно-диффузионное равновесие устанавливается в системах с размерами частиц менее 0,1 мкм. Для частиц с размерами >>1 мкм уже наблюдается седиментация, т. е. свободное оседание частиц под действием силы тяжести. (В каких дисперсных системах процесс диффузии преобладает над седиментацией?)
Вопросы и задания для самоконтроля знаний по материалу 6-й лекции
1. Для каких дисперсных систем характерно проявление молекулярно-кинетических свойств?
2. Какую роль играет флуктуация значений кинетической энергии молекул дисперсионной среды в проявлении молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем?
3. Что такое частичная концентрация применительно к коллоидным системам?
4. Определите частичную концентрацию 0,2 %-ного золя золота (ρ = 19,6 г/см3) с размером частиц r = 20 нм и 0,4 %-ного золя с размером частиц r = 5 нм.
5. Что такое осмос? Дайте определение осмотическому давлению.
6. Приведите уравнение Вант-Гоффа. Дайте пояснения по поводу величины осмотического давления истинных растворов и коллоидных систем.
Рекомендуемые материалы
7. Назовите особенности осмотического давления коллоидных систем. Как влияет присутствие электролитов на величину осмотического давления?
8. Во сколько раз осмотическое давление раствора сока сахарной свеклы P1, молекулы которого имею диаметр d = 0,8 нм, превышает осмотическое давление коллоидного раствора свекловичного сока P2 с диаметром частиц d = 80 нм. при одинаковой суммарной массе частиц в обоих образцах на единицу объема жидкости? Плотность вещества частиц считать одинаковыми.
9. Что такое обратный осмос? Для каких целей он используется?
10. Для получения питьевой воды из морской полый шар из пористого стекла опускают на глубину более 250 м. Через некоторое время он оказывается заполненным обессоленной водой, пригодной для питья. Объясните, как в этом шаре оказалась питьевая вода.
11. Концентрирование многих пищевых продуктов (соков, экстрактов, сиропов и т. п.) производят обратным осмосом при давлении 17 МПа в аппарате с ацетилцеллюлозной мембраной. Рассчитайте концентрацию получаемого раствора, если осмотическое давление в нем при 20 °С равно:
а) 1,48 МПа для апельсинового сока;
б) 2,45 МПа для экстракта кофе.
12. Что такое седиментационная устойчивость дисперсных систем?
13. Дайте определение седиментации и выведите формулу для расчета скорости седиментации сферических частиц.
14. Что такое константа седиментации? Какова ее размерность?
15. Какая величина является мерой кинетической устойчивости дисперсной системы?
16. Получите формулу, характеризующую седиментацию частиц в центробежном поле.
17. Что такое седиментационно-диффузионное равновесие? В каких системах оно устанавливается?
В лекции "Математическая психология" также много полезной информации.
18. Опишите устройство ультрацентрифуги. Для каких целей можно использовать ультрацентрифугирование?
Знакомимся с основными понятиями физической химии (для курсантов военного факультета)
Повторяем курс физической химии (для студентов химического факультета)
1. Химический потенциал
2. Коллигативные свойства
3. Закон Вант-Гоффа
