Главная » Просмотр файлов » Методические разработки к практикуму по коллоидной химии

Методические разработки к практикуму по коллоидной химии (1157049), страница 9

Файл №1157049 Методические разработки к практикуму по коллоидной химии (Методические разработки к практикуму по коллоидной химии) 9 страницаМетодические разработки к практикуму по коллоидной химии (1157049) страница 92019-09-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

В исследуемом интервалетемператур карбонильное железо не меняет агрегатного состояния. Напротив,при плавлении и затвердевании суспензии олова происходит поглощение ивыделение тепла, соответственно. Это приводит к возникновению разноститемператур ΔT между эталоном и исследуемой системой.

Таким образом, назависимости температуры T от времени t в исследуемом диапазоне температур(рис.5.1)будутнаблюдатьсяпики,соответствующиеплавлениюикристаллизации частиц олова. По полученным данным можно определитьвеличину переохлаждения ΔT * , т.е. разность между температурами плавленияТпл и затвердевания Тк частиц олова. Процесс кристаллизации частиц оловапротекает за время Δt , которое находят как разность времён, tн и tк ,соответствующих началу и пику затвердевания (рис. 5.1).56Рис.

5.1. Зависимость, иллюстрирующая тепловые эффекты в суспензии олова всиликоновом масле при нагревании и охлаждении.Средняя частота образования зародышей новой фазы при этом будетравнаJ = 1 /(vΔt ) ,гдеv– объем капли,Δt– время затвердевания.Предполагается, что дисперсия олова в силиконовом масле близка кмонодисперсной. Зная величину J 0 и используя уравнение (5.4) определяютсвободную энергию Гиббса образования критического зародыша ΔGmax поуравнению:ΔGmax = kT (ln J 0 − ln J ) .(5.5)Теоретическая оценка величины J 0 для фазового перехода расплав–кристаллдает значение близкое к 1045 м–3 с–1.Изменение химического потенциала при кристаллизации из расплаваможно выразить через разность температур плавления и кристаллизации:Δμ = LΔT * / Tпл , где ΔT * = Tпл − Tк , L – теплота плавления.

С учетом выражения дляΔμ , свободная энергия Гиббса образования критического зародыша ΔGmax будетравна:ΔGmax =Экспериментальноплавлениеми16 3 ⎛ VmTпл ⎞.πσ ⎜* ⎟3⎝ LΔT ⎠определяютзатвердеванием(5.6)разностькапелеколова.температурΔT *Рассчитываютмеждузначениесвободной энергии Гиббса образования критического зародыша ΔGmax поуравнению (5.5), величину удельной свободной межфазной энергии и радиус57критического зародыша новой фазы определяют, используя следующиесоотношения:1/ 3⎛ 3ΔGmax (ΔT * L) 2 ⎞σ=⎜⎟ ;2⎝ 16π (TплVm ) ⎠rc =2σVmTпл.LΔT *(5.7)(5.8)Порядок выполнения работы:1. В 2–х. металлических пробирках готовят суспензии олова икарбонильного железа в силиконовом масле с концентрацией дисперсной фазыпо указанию преподавателя.2.

Помещают пробирки в муфельную печь.3. Тщательно перемешивают обе суспензии до сметанообразнойконсистенции.4. В каждую пробирку погружают термопары. Термопары должны бытьпогружены на 1/4 – 1/3 своей длины.5. Помещают третью термопару в муфельную печь.Работа выполняется в автоматическом режиме на приборе МПР51 «Овен». Спомощью специальной программы обеспечивается температурный режимпроцесса: быстрый нагрев в области температур до 1500С; медленный нагрев дотемпературы плавления Тпл и охлаждения до 500С.Результаты эксперимента (время и соответствующие ему температуры образца,эталона и печи) фиксируются с помощью компьютерной программы «mpr51reporter».6. Включают тумблер на приборе МПР51 «Овен».

На дисплее загорится«время» 0:00; «параметр» – температура (кнопкой можно просмотретьтемпературу на всех 3–х. термопарах); «шаг» 01 – нагрев; «влажность» –номер выполняемой программы «01».7. Включают воздушное охлаждение.8. Нажимают «Пуск» в окне программы «mpr51 reporter» и «Пуск» напанели прибора.589. После окончания эксперимента выключают прибор и воздушноеохлаждение.Обработка полученных результатов.1. По полученной экспериментальной зависимости температуры отвремени Т(t) найти температуры плавления и затвердевания олова. Рассчитатьвеличину переохлаждения ΔT * = Tпл − Tк .2.

Из графика Т(t), рис 5.1, определить время затвердевания Δt = tк–tн.Рассчитать частоту образования зародышей новой фазы J по формулеJ = 1 /(vΔt ) . Радиус частиц олова принять равным 10 мкм.3. По уравнениям (5.5), (5.7), (5.8) рассчитать свободную энергию Гиббсаобразования критического зародыша ΔGmax удельную избыточную свободнуюэнергию на границе раздела кристаллический зародыш–расплав олова и радиускритического зародыша. Теплота плавления олова L = 7,0 кДж/моль, молярныйобъем олова в кристаллическом состоянии Vmн = 16,3 ⋅10−6 м3/моль.Работа5.2.Гомогенноеобразованиезародышейновойфазыприкристаллизации из раствора.Цель работы: изучение процесса гомогенного образования зародышейновой фазы при кристаллизации BaSO4 из раствора; определение свободнойэнергии образования критического зародыша ΔGmax , радиуса критическогозародыша и удельной свободной поверхностной энергии.В случае образования новой фазы при кристаллизации из пересыщенногораствора уравнение (5.4) может быть представлено в виде:⎛16πσ3Vm2 ⎞,J = J 0 exp(−ΔGmax / kT ) = J 0 exp ⎜ −2 ⎟3kT(RTlnS)⎝⎠(5.9)где S – пересыщение, равное отношению концентрации пересыщенногораствора с к концентрации насыщенного раствора с0 при данной температуре.Время от создания пересыщения до начала видимого образования зародышановой фазы называется индукционным периодом τ .

Если принять, чтоиндукционный период обратно пропорционален величине J , то уравнение (5.9)можно представить в линейном виде:59ln τ = A +16πσ3 M 2 N A3 ( RT ) ρ ( ln(c / c0 ) )322= A+K0( ln(c / c0 ) )2,(5.10)где А – постоянная величина, М – молекулярная масса. NА – число Авогадро,ρ – плотность вновь образующейся фазы. По наклону зависимости ln τ от1/(ln(c / c0 ) 2 определяют величинуK0и рассчитывают величину удельнойсвободной поверхностной энергии между зародышем и раствором поуравнению:⎡ K 0 3 ( RT ) 3 ρ 2 ⎤σ=⎢⎥2⎢⎣ 16πM N A ⎥⎦1/ 3.(5.11)Для определения индукционного периода используют различные методы:оптические, кондуктометрические и др.

В данной работе используетсяоптический метод, основанный на измерении светопропускания в процессеобразованиявысокодисперсногозоля.Вобщемслучаезависимостьсветопропускания от времени кристаллизации имеет вид, представленный нарис. 5.2.Рис. 5.2. Изменение светопропускания раствора в зависимости от времени.Период индукции τ соответствует окончанию первого участка кривой, накотором светопропускание слабо изменяется во времени, и началу резкогоуменьшения светопропускания вследствие кристаллизации.Порядок выполнения работы:601.

Готовят гидрозоль BaSO4: к 3 мл раствора K2SO4 при перемешиванииприливают 3 мл водного раствора BaCl2 (концентрации указываются в рабочемзадании).2. Используя спектрофотометр Jenway устанавливают значение длиныволны равное 400нм и измеряют зависимость светопропускания T(%) отвремени.3. Аналогичные измерения проводят для нескольких гидрозолей BaSO4,полученных при различных пересыщениях.Обработка полученных результатов.1. Для исследованных золей построить зависимости Т(t) и определитьпериоды индукции τ.2. Рассчитать значения пересыщений, при которых были получены золиBaSO4 (при 200С растворимость BaSO4 равна 2,47.10–4 г в 100 мл воды).Построить зависимость ln τ от 1 /(ln S ) 2 и определить величину K 0 .3.

По уравнению (5.11) рассчитать величину удельной свободнойповерхностной энергии на границе раздела твердая частица – раствор (при200С плотность BaSO4 = 4,5 г/см3).4. Рассчитать свободную энергию образования критического зародышаΔGmax и радиус критического зародыша rc при разных пересыщениях поуравнениям:ΔGmax =16πσ3 M 23 ( RT ) ρ 2 ( ln S )rc =22;2σM.ρRT ( ln S )5. Проанализировать влияние пересыщения на значения ΔGmax и rc .Порядок работы на спектрофотометре Jenway 6310:1. Включают спектрофотометр и прогревают в течение 30 мин.

(включательнаходится на задней панели прибора).612. Выбирают фотометрический режим измерений на дисплее прибора«PHOTOMETRICS» кнопкойкнопкойилии переводят прибор в этот режим.3. Устанавливают длину волны 400 нм кнопкамиилив зависимостиот указанной на дисплее прибора.4. Наливают в одну кювету дистиллированную воду, во вторую – исследуемыйзоль.5. Помещают в кюветодержатель кювету с дистиллированной водой изакрывают крышку кюветного отделения.

Нажимают кнопкуCALдлякалибровки прибора.6. Ставят в кюветодержатель кювету с исследуемым золем, закрывают крышкукюветного отделения. Значения оптической плотности («Abs») и коэффициентасветопропускания (Т, %), изменяющиеся во времени, записывают в таблицу.Таблица 1.Величина пересы‐ Время, сек. щения Оптическая Коэффициент плотность, А светопропускания, Т, % РАЗДЕЛ 6.ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ.Одной из важных характеристик дисперсных систем (ДС) являетсядисперсность, определяемая отношением площади межфазной поверхности кобъемудисперснойфазы.ДисперсностьDхарактеризуетстепеньраздробленности вещества дисперсной фазы.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,35 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6549
Авторов
на СтудИзбе
300
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее