Часть 2. Адсорбция на границе раствор – газ

1. При адсорбционном насыщении при 20°С площадь, занимаемая молекулой изобутилового спирта, составляет 0,297 нм². Вычислите константу В в уравнении Шишковского, если поверхностное натяжение воды равно 72,7 мДж/м².

2 – 4. Рассчитайте молекулярную массу ПАВ, если известны площадь, занимаемая 1 молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционного слоя на границе раствор - газ s _о, толщина адсорбционного слоя δ и плотность ρ.

№ задачи	s о, нм2	δ, нм	ρ, кг/м3
	0,297	6,25
	0,28	1,94
	0,37	1,34

5. Рассчитайте величину адсорбции при 17⁰С для 0,01 кмоль/м³ раствора н-гептиловой кислоты, если поверхностная активность, определенная Ребиндером, равна 7,6 мДж·м/кмоль.

6. С помощью сталагмометра получены данные: среднее число капель воды 54,7, среднее число капель исследуемого раствора 88,2. Температура опыта 17,5⁰С, плотность раствора 1130 кг/м³. Поверхностное натяжение воды равно 72,4^.10^-3 Н/м. Определите поверхностное натяжение раствора.

7 - 11. Вычислите толщину адсорбционного слоя ПАВ, образованного на границе раствор ПАВ – воздух по следующим экспериментальным данным.

№ п/п	ПАВ	Химическая формула	ρ, кг/м3	s о нм2
	Стеариновая кислота	С17Н35СООН		0,20
	Додецилсульфат натрия	С12Н25ОSO3Na		0,33
	Анилин	С6Н5NH2		0,286
	Оксиэтилированный алкилфенол	С9Н19С6Н4(С2Н4)6Н		0,41
	Лаурилглюкозид	С12Н25ОС6Н7О(ОН)4		0,37

12. Для определения поверхностного натяжения воды взвешивают капли, отрывающиеся от капилляра, и измеряют диаметр шейки капли в момент ее отрыва. Оказалось, что масса 318 капель воды равна 5 г, а диаметр шейки капли - 0,7 мм. Рассчитайте поверхностное натяжение воды.

13. Для водного раствора пропилового спирта при 295 К найдены следующие значения констант уравнения Шишковского: В = 0,198, А = 0,151. Вычислите поверхностное натяжение раствора при концентрации спирта, равной 0,5 кмоль/м³. Поверхностное натяжение воды равно 72,53 мДж/м².

14. Константы уравнения Шишковского для водного раствора валериановой кислоты при 0°С В = 0,194; К = 10,4. При какой концентрации кислоты поверхностное натяжение раствора будет равно 52,1^.10^-3 мН/м, если σ_воды = 75,49 мН/м?

15. С помощью тензиометра получены следующие данные для водного раствора кокамидопропилбетаина С₁₃СОNH(CH₂)₃-N⁺(CH₂)₃-CH₂COO^-:

с, моль/л		0,005	0,01	0,02	0,03	0,06
φ, градус			75,6	61,9	57,4

Постройте изотермы поверхностного натяжения и адсорбции ПАВ. Поверхностное натяжение воды равно 72,7 мН/м.

16. Определите, при какой концентрации поверхностное натяжение водного раствора масляной кислоты при 293 К будет равно 63,53 мН/м, если константы уравнения Шишковского в этом случае равны В = 0,173, А = 0,046 моль/м³. Поверхностное натяжение воды равно 72,53 мН/м.

17. Вычислите адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водного раствора с воздухом при 0°С и концентрации с = 0,1 кмоль/м³, если константы уравнения Шишковского в этом случае составляют В = 0,22, А = 0,0165 моль/м³. Поверхностное натяжение воды равно 75,49 мН/м.

18. Вычислите площадь, занимаемую 1 молем ПАВ при образовании насыщенного монослоя, если известно, что молекулярная масса ПАВ равна 97, ρ = 930 кг/м³, толщина слоя δ = 7,5 А.

19. Определите поверхностную активность масляной кислоты на границе водного раствора с воздухом при 20°С по следующим данным:

с, кмоль/м3		0,021	0,05	0,104	0,246
σ, мДж/м2	72,53	68,12	63,53	58,6	50,3

Рассчитайте адсорбцию при концентрации раствора 0,08 кмоль/м³.

20. Рассчитайте величину адсорбции поверхностно-активного вещества, если поверхностное натяжение на границе раздела изменилось с 75,49 до 55,59 Дж/м² при концентрации ПАВ 0,5 кмоль/м³ и температуре 293 К. Известно, что константа равновесия К равна 7,73 м³/моль.

21. Рассчитайте поверхностное давление π адсорбционного слоя валериановой кислоты при 20^оС, если Г_max = 4 ^. 10^-6 моль/м².

22. С помощью уравнения Шишковского рассчитайте величину максимальной адсорбции лаурилглюкозида (С₁₂Н₂₅О-С₆Н₇О(ОН)₄) на границе водного раствора с воздухом при 20°С по следующим экспериментальным данным:

с, моль/м3		0,03	0,061	0,125	0,25	0,5
σ, мДж/м2	72,53

23. Вычислите величину адсорбции валериановой кислоты на поверхности водного раствора о воздухом при 80°С и концентрации 2,9^.10^-3 кмоль/м³, если константы уравнения Шишковского в этом случае равны В = 0,28 и А = 0,05 моль/м³. Поверхностное натяжение воды равно 63 мДж/м².

24. Рассчитайте величину максимальной адсорбции толуидина на поверхности раздела водный раствор – газ при 20^оС по следующим данным:

с, кмоль/м3	0,01	0,05	0,2	0,5	0,8
- dσ/dc, Дж٠м/кмоль	0,175	0,325	0,57	0,24	0,18

25. Постройте изотерму состояния мономолекулярного адсорбционного слоя лаурилдифенилдисульфоната натрия (Dowfax 2A1) на границе толуол - воздух, зная зависимость поверхностного натяжения ПАВ от концентрации при 293 К. Поверхностная активность ПАВ составляет 0,45 Дж^.м/кмоль.

с, кмоль/м3		0,03	0,061	0,125	0,18	0,25
σ, мДж/м2			22,5

26. При адсорбционном насыщении при 23°С площадь, занимаемая молекулой неионного ПАВ оксиэтилированного алкилфенола С₉Н₁₉-С₆Н₄О-(С₂Н₄О)₁₂Н, составляет 2,59 нм². Вычислите константу В в уравнении Шишковского, если поверхностное натяжение воды равно 72,7 мДж/м².

27. Для водного раствора пропилового спирта при 293 К найдены следующие константы уравнения Шишковского В = 0,198, А = 0,151. Вычислите поверхностное натяжение раствора и адсорбцию спирта при концентрации, равной 1,0 кмоль/м³. Поверхностное натяжение воды равно 72,53 мН/м.

28. Вычислите поверхностное натяжение воды при 13°С по методу счета капель, если диаметр трубки 4,1 мм, а 10 капель воды имеют объем 9,6^.10^-7 м³. Плотность воды 999 кг/м³.

29. Постройте диаграмму состояния поверхностной пленки изоамилового спирта при 293 К (π = f (s_м)) по следующим данным: