Адсорбция, поверхностная активность

[Andreyj07]

Уважаемые друзья химики! Прощу прощенья за то, что обращаюсь к вам с такой просьбой, просто уже некуда обратиться. Завтра необходимо сдать работу по коллоидной химии, а как вы наверное уже поняли в химии я не особо разбираюсь.

Дано 5 заданий, из них я еле-еле справился с двумя первыми, далее уже ни в какую..

 

 

 

1. Как изменится свободная поверхностная энергия системы с увеличением размера частиц?

----"Подумал, поискал: При уменьшении размера частиц свободная энергия системы возрастает."

2. Какое из указанных веществ обладает большей поверхностной активностью и почему?

1)C5H11OH (Амиловый спирт) 2)C3H7OH (пропиловый спирт) 3)C2H5COOH (пропионовая кислота) 4)C4H9OH (бутиловый спирт)

----"Методом опять же поиска понял, что наибольшей поверхностной активностью обладает Пропионовая кислота (3), обосновать, опять же, не могу :(

 

3. Рассчитать удельную адсорбцию и построить изотерму адсорбции октанола по зависимости s(сигма)!! s=f ( c ) его водных растворов при Т = 300 К:

С,моль/м³ ----------------------0-----------0,016-------0,100----0,251-----0,631

s(сигма)*10³, H/м---------------72,75-----71,60-------69,00----66,00-----62,40

 

4. Написать формулу мицеллы золя, образованного в результате реакции:

CuSO_4(изб)+H₂S - > CuS ꜜ + H₂SO₄

5. Для коагуляции 30 мл золя потребовалось 5,5 мл электролита концентрации С = 0,025 моль/л. Определить порог коагуляции.

 

Сам понимаю что просьба слегка наглая, но больше обратиться некуда, прошу помочь, если можете.

[mypucm]

3. Рассчитать удельную адсорбцию и построить изотерму адсорбции октанола по зависимости s(сигма)!! s=f ( c ) его водных растворов при Т = 300 К:

 

С,моль/м³ ----------------------0-----------0,016-------0,100----0,251-----0,631

s(сигма)*10³, H/м---------------72,75-----71,60-------69,00----66,00-----62,40

Тут самый неприятный момент - это то, что дифференцировать надо. А надо в соответствии с упрощенной формой изотермы адсорбции Гиббса:

А дифференцировать придется численно. Зависимость σ от с можно аппроксимировать некой аналитической функцией, и дифференцировать уже ее. Функцию (просто исходя из характера зависимости) подбираем вида

 

σ = A₁*exp(-B₁*c) + A₂*exp(-B₂*c) + D₂*c2 + D₁*c + D₀

 

То есть сумма двух экспонент и полинома второй степени. Только тогда удается очень точно подогнать под все данные, без полинома хуже. Это разными способами можно сделать, я в Ёкселе сделал. Значения подобранных констант:

А₁ = 1.27*10^-3; В₁ = 52.91; А₂ = 64.29*10^-3; В₂ = 0.4354; D₀ = 7.188*10^-3, D1 = 1.125*10^-3, D2 = 14.208*10^-3.

Ну, нагородили кучу всего, но зато все легко теперь дифференцируется. Производные от σ по с будут во всех точках (начиная с чистой воды!) такие (они все отрицательные!):

-94.14*10^-3; -55.07*10^-3; -23.17*10^-3; -16.84*10^-3; -2.214*10^-3

А теперь можно считать адсорбцию, подставив в уравнение изотермы Гиббса. У меня получилось (опять с чистой воды, ибо формально имеем право посчитать):

0; 0.353*10^-6; 0.929*10^-6; 1.70*10^-6; 0.56*10^-6; с чего она в последней точке упала, я не знаю. Под какую-то разумную изотерму с таким дерганьем на хвосте не подогнать.

[mypucm]

Закрались у меня подозрения, что напортачил, решил попробовать пересчитать по формуле

 

Г = -dσ/dln© * 1/RT

 

Формула, по математике, та же, но выживают только 4 точки: чистая вода отметается. Получается вроде адсорбция без спада; позже напишу.

[Andreyj07]

А с мицеллой есть каие-нибудь соображения ?

[mypucm]

Таки да, где-то я наврал. Строим зависимость σ от lnc (остается всего 4 точки). Через эту зависимость проводим параболу А₂*с² + А₁*с + А₀, параметры:

А₂ = -0.567*10^-3; А₁ = -5.125*10^-3; А₀ = 60.116*10^-3. Точек четыре, параметров зависимости три, подгоняется хорошо: куда денется! А в прошлом случае я с числом параметров перемудрил. Ну ладно. Находим производную σ от lnc, это (последовательно) -0.436*10^-3; -2.514*10^-3; -3.558*10^-3; -4.603*10^-3. Далее считаем адсорбцию для четырех точек с концентрациями октанола. Получилось на этот раз 0.175*10^-6; 1.008*10^-6; 1.426*10^-6; 1.845*10^-6. Тут уже зависимость логичнее, и прекрасно подгоняется под линейную: Г линейно зависит от lnc. То есть изотерма адсорбции почему-то логарифмическая. Что странно.