Тема: Устойчивость нанодисперсных систем

 

33-42. Рассчитать потенциальную энергию u взаимодействия двух плоскопараллельных пластин, находящихся в водном растворе электролита с концентрацией с, при значении потенциала диффузного слоя φs, относительной диэлектрической проницаемости εr и температуре t. При расчете принять константу Гамакера А* = 3.0·10–20 Дж. Вычисления сделать для расстояний между пластинами h: 2, 5, 10, 15, 25, 50 нм. Построить график зависимости u = f(h).

 

Задача Электролит c,ммоль/л t , °С εr φd, мВ
СаCl2 1,0 80,1
NaCl 5,0 78,3
K2SO4 2,0 82,2
(NH4)2SO4 0,5 83,8
Na3PO4 0,1 85,1
Ba(NO3)2 0,3 79,2
CH3COONa 1,2 80,1
MgSO4 0,8 79,3
AlCl3 1,0 83,2
KBr 1,5 79,1

 

43-52. Рассчитать энергию U отталкивания сферических наночастиц с радиусом r в водном растворе электролита с концентрацией с при потенциале диффузного слоя φs. Принять температуру 25 °С и относительную диэлектрическую проницаемость среды 78,6. Расчет произвести при расстояниях между поверхностями частиц h: 1, 2, 4, 8, 16, 32 нм. Построить график U = f(h).

 

Задача Электролит с, ммоль/л φd, мВ r, нм
NaCl 0,800
Na2SO4 0,200
AlCl3 0,100
MgCl2 1,000
KNO3 1,200
Al2(SO4)3 0,300
Ca(NO3)2 0,500
KBr 1,800
MgSO4 0,400
AgNO3 2,000

 

53-62. Рассчитать и построить кривую потенциальной энергии взаимодействия сферических частиц радиусом r в водном растворе KCl с концентрацией с по следующим данным: константа Гамакера А* = 1,5·10–20 Дж, потенциал диффузного слоя φd (в таблице), температура 20 °С, относительная диэлектрическая проницаемость среды 80,1. Значения энергии взаимодействия частиц определить при расстояниях между поверхностями h: 1, 2, 4, 8, 16, 32 нм.

 

Задача Радиус частиц, нм φd, мВ с, ммоль/л
1,0
2,0
1,2
2,5
0,5
0,3
1,8
0,6
1,3
0,8

 

63-72. Рассчитать и построить графическую зависимость энергии притяжения сферических наночастиц, находящихся в водной среде, от расстояния между поверхностями частиц в интервале от 2 до 20 нм. Константа Гамакера 2,0·10–20 Дж. Температура, коэффициент диффузии наночастиц и вязкость среды указаны в таблице.

 

Задача t , °С D·1012, м2/с h, мПа·с
15,2 1,3070
10,4 1,0020
3,8 1,6760
1,2 0,7977
2,6 0,8930
250, 1,3870
16,7 0,6300
6,3 1,2010
25,2 0,6920
12,3 0,9320

 

73. Вычислить радиус частиц гидрозоля серы, если в водном растворе NaCl с концентрацией 0,020 моль/л при расстоянии между поверхностями частиц h = 10 нм энергия электростатического отталкивания такая же, как энергия отталкивания сферических частиц золя серы с радиусом 25 нм в водном растворе 0,0020 моль/л KCl. Принять температуру 25 °С, относительную диэлектрическую проницаемость 78,38, и потенциал диффузного слоя – одинаковый в обоих случаях.

 

74. Диаметр сферических частиц гидрозоля серебра составляет 50 нм. Рассчитать и построить графическую зависимость энергии притяжения от расстояния между центрами частиц в интервале от 55 нм до 100 нм. Константу Гамакера принять равной 0,50·10–20 Дж.

 

75. Рассчитать и построить графическую зависимость энергии электростатического отталкивания между частицами гидрозоля золота, диаметр которых составляет 33 нм, от расстояния между центрами сферических частиц в интервале от 35 нм до 100 нм. Принять потенциал диффузного слоя φd = 15 мВ, температуру 20 °С, относительную диэлектрическую проницаемость 80,20, толщину диффузного слоя 4,0 нм.

 

76. Для дисперсной системы твердых углеводородов в воде при 25 °С минимум потенциальной энергии взаимодействия наблюдается при расстоянии между частицами 0,20 нм. Во сколько раз эта энергия превышает энергию теплового движения, если диаметр частиц равен 20 нм. Устойчива ли такая дисперсная система? Константа Гамакера А*= 9,0·10–20 Дж. Принять во внимание, что глубина первичного потенциального минимума определяется работой сил притяжения.