Seminarium nr 10

Seminarium 10 . Koloidy i zjawiska powierzchniowe
1. Oblicz stęŜenie powierzchniowe substancji powierzchniowo czynnej, jeŜeli nachylenie graniczne
dσ
d ln c
funkcji
σ = f (c ) ,
obrazującej
zmiany
napięcia
powierzchniowego
-1
w zaleŜności od stęŜenia tej substancji, wynosi – 32,8 N m , w temp. 23˚C. Oblicz powierzchnię,
jaką zajmuje jedna cząsteczka tej substancji.
2. Proces adsorpcji par benzenu na graficie w temp. 25˚C opisuje równanie izotermy Langmuira, w
zadawalający sposób. Pod ciśnieniem 0,3 mmHg (40 N/m2) 5% powierzchni adsorbentu pokryte
jest zaadsorbowanymi cząsteczkami. Zakłada się, Ŝe zaadsorbowana cząsteczka benzenu leŜy
płasko na powierzchni grafitu i zajmuje powierzchnię 30 Ǻ2 (3 10-19 m2).
a) Oblicz ciśnienie, przy którym zajęta byłaby połowa powierzchni adsorbentu.
b) Obliczyć powierzchnię właściwą grafitu Σ wiedząc, Ŝe na 2 g grafitu adsorbuje się 1 mmol
benzenu, przy czym pokrywa on całą powierzchnię adsorbentu.
3. Szybkość obrotów wirówki wynosi 1500 rpm (obrotów na minutę). Punkt środkowy wkładu do
umieszczenia próbki znajduje się w odległości x = 7,5 cm od środka wirującego rotora. Jakie jest
średnie przyśpieszenie odśrodkowe i liczba wartości g (przyśpieszenia ziemskiego), działającego
na zawieszone cząstki?
4. Współczynnik sedymentacji określonej frakcji metylocelulozy wynosi w temp. 20˚C 1,7 10-13 s, a
−
współczynnik dyfuzji 15 10-7 cm2/s, objętość właściwa V = 0,72cm 3 / g i gęstość wody 0,998
g/cm3, w tej samej temperaturze. Obliczyć cięŜar molowy metylocelulozy.
5. Jakie jest średnie przesunięcie cząstki w środowisku ciekłym, obserwowane pod mikroskopem,
zgodnie z równaniem Einsteina, jeŜeli D = 2,72 10-10 m2/s a czas t = 2,3 s?
6. Podczas przechowywania roztworów insuliny w temp. pok. przebiega proces samorzutnego
łączenia się cząsteczek (agregacji). Stopień agregacji zaleŜy od pH, siły jonowej i temp.. Proces
agregacji badano w roztworze o pH 7,5 i sile jonowej 0,1, pod wpływem róŜnych temperatur, a
wyniki pomiarów współczynnika dyfuzji D i lepkości η podano w poniŜszej tabeli. Obliczyć
hydrodynamiczny promień agregatów w róŜnych temperaturach (1P = 0,01Pa*s).
T (˚C)
20
25
30
35
107D(cm2/s)
7,8
4,6
3,7
3,0
η(P,g/cm s)
0,0097
0,0087
0,0076
0,0072
109 r (m)
2,84
5,45
7,89
10,4
2,84
5,45
7,89
10,4
r (nm)
7. Ciśnienie osmotyczne roztworu albuminy końskiej o stęŜeniu cg = 3,2 g/l wynosi 0,00112 atm., w
temp. 28˚C. Oblicz masę molową tej albuminy zakładając, Ŝe roztwór jest wystarczająco
rozcieńczony.
8. Oblicz masę molową albuminy jaja z wyników badań w ultrawirówce, w temp. 20˚C, znając:
Stałą Svedberga s = 3,6 10-13 s
D = 7,8 10-7 cm2/s
9. Oblicz średnią drogę przebytą przez cząstkę koloidalną o promieniu 100 nm, w temp. 20˚C, w
czasie 2 s. Lepkość roztworu koloidalnego wynosi 5,1 10-4 Pa s.
10. Oblicz promień cząsteczki białka mającej kształt kulisty, jeŜeli jej współczynnik dyfuzji w temp.
20˚C wynosi 7,0 10-11 m2 s-1, a lepkość fazy rozpraszającej 0,01 P (0,001 Pa s).
11. Jaka jest masa molowa rozdzielonej w wyniku sedymentacji frakcji białka, jeśli jej współczynnik
sedymentacji w temp. 20˚C wynosi 1,7 10-12 s a współczynnik dyfuzji 1,5 10-6 cm2 s-1, właściwa
objętość cząstki koloidalnej 0,72 cm3 g-1 i gęstość fazy rozpraszającej (wody) wynosi w
przybliŜeniu 1 g cm-3.
12. Oblicz ruchliwość elektroforetyczną oraz potencjał elektrokinetyczny koloidu wiedząc, Ŝe podczas
elektroforezy trwającej 20 min cząstki koloidu, mające kształt kulisty, przebyły drogę l = 24 mm,
a do elektrod odległych od siebie o 30 cm zostało przyłoŜone napięcie 150 V. Stała dielektryczna
ośrodka dyspersyjnego wynosi 7,2 10-10 C2 N-1 m-2 a jego lepkość 0,001 Pas.
13. Oblicz masę molową frakcji azotanu celulozy, gdy stałe w temp. 27˚C wynoszą: K = 4,0 10-5 mol
cm3/g2, α = 0,990 a lepkość graniczna [η] = 2,40 cm3/g.
14. Masa molowa kulistych cząstek pewnego białka wynosi 20 000 g/mol a ich objętość właściwa
0,80 cm3/g w temp. 20˚C. Lepkość rozpuszczalnika wynosi 0,01 P. Obliczyć współczynnik dyfuzji
D w tej temperaturze.