Решение тестовых заданий по теме «Адсорбция»

Ниже представлены ответы на тестовые задания по теме «Адсорбция», оформленные для удобного переписывания в тетрадь. Тестовые задания №2. Тема: Адсорбция на границе «жидкость-газ» 1. Определение: Поверхностное натяжение — это термодинамическая характеристика, равная работе, которую необходимо совершить для образования единицы площади поверхности раздела фаз. Формула: в. \(\sigma = \frac{\delta A}{dS}\) 2. Поверхностная активность (\(g\)) — это способность вещества изменять поверхностное натяжение растворителя. Формула: а. \(g = - \left( \frac{d\sigma}{dc} \right)_{c \to 0}\) Размерность: \(\text{Дж} \cdot \text{м} / \text{моль}\) или \(\text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{моль}\). 3. Ответ: а. способные повышать поверхностное натяжение. 4. Кривая 1 соответствует ПАВ (поверхностно-активным веществам), так как они снижают \(\sigma\). Кривая 3 соответствует ПНАВ (поверхностно-инактивным веществам), так как они незначительно повышают \(\sigma\). Это связано с тем, что молекулы ПАВ накапливаются в поверхностном слое, ослабляя межмолекулярные силы на границе, а ПНАВ сильнее притягиваются молекулами растворителя и уходят в объем фазы. 5. К ПАВ относятся: а. \(C_3H_7COOH\); б. \(C_4H_9OH\); г. \(C_{17}H_{33}COONa\). (Это органические вещества с дифильными молекулами). 6. Ответ: д. все перечисленные. 7. Уравнение Гиббса для адсорбции: \[\Gamma = -\frac{c}{RT} \cdot \frac{d\sigma}{dc}\] Анализ: если \(\frac{d\sigma}{dc} < 0\), то \(\Gamma > 0\) (адсорбция положительна, ПАВ); если \(\frac{d\sigma}{dc} > 0\), то \(\Gamma < 0\) (адсорбция отрицательна, ПНАВ). 8. Условия для ПАВ: молекула должна быть дифильной (содержать гидрофильную полярную группу и гидрофобный неполярный радикал). Поверхностное натяжение ПАВ должно быть меньше, чем у растворителя. 9. Уравнение Шишковского: \[\sigma = \sigma_0 - B \cdot \ln(1 + A \cdot c)\] Оно связывает поверхностное натяжение раствора (\(\sigma\)) с концентрацией (\(c\)), где \(A\) и \(B\) — константы. 10. Молекулы ПАВ ориентированы полярными группами («головами») к полярной фазе (воде), а неполярными радикалами («хвостами») — к неполярной фазе (воздуху). Это обеспечивает минимум энергии системы. Тестовое задание №2. Тема: Адсорбция из растворов на твердом теле 1. Адсорбция на границе «тв. тело — жидкость» — это процесс самопроизвольного изменения концентрации растворенного вещества у поверхности твердого адсорбента. 2. Ответ: а, б, в. (учитываются все взаимодействия в системе). 3. Молекулярная адсорбция — это адсорбция целых молекул неэлектролитов или слабых электролитов из раствора на поверхности адсорбента. 4. Ответ: а) \(a = \frac{V \cdot (C_0 - C_s)}{m}\) (определение величины адсорбции); в) \(a = a_{max} \cdot \frac{K \cdot C_s}{1 + K \cdot C_s}\) (уравнение Ленгмюра). 5. Ответ: а, б, в, г, д. (влияют все факторы). 6. Особенности ионной адсорбции: специфичность, избирательность, образование двойного электрического слоя (ДЭС), часто необратимый характер. 7. Правило Панета — Фаянса: на поверхности кристалла из раствора преимущественно адсорбируются те ионы, которые входят в состав кристаллической решетки или изоморфны им. 8. Ответ: а, б, в. 9. Полное смачивание — это состояние, при котором капля жидкости растекается по поверхности твердого тела, образуя тонкую пленку (краевой угол \(\theta = 0^\circ\)). 10. Краевой угол (\(\theta\)) — это угол между поверхностью твердого тела и касательной к поверхности жидкости в точке соприкосновения фаз. 11. Капиллярная конденсация — это процесс перехода пара в жидкость в порах адсорбента при давлениях ниже давления насыщенного пара над плоской поверхностью. 12. Ответ: а, б, в. 13. Ответ: г. от удельной поверхности.