При исследовании кинетики коагуляции золя золота раствором хлорида натрия получены следующие экспериментальные данные: Время коагуляции,

При исследовании кинетики коагуляции золя золота раствором хлорида натрия получены следующие экспериментальные данные: Время коагуляции, t, с 0 120 240 420 600 900 Общее число частиц в 1 м3 п∙10-14 2,69 2,25 2,02 1,69 1,47 1,36 Вязкость дисперсионной среды η = 1∙10-3 Н∙с/м2; Т = 293 К. Рассчитайте среднее значение константы скорости коагуляции по теории Смолуховского k. Полученное значение сравните с величиной константы, вычисленной по уравнению. Сделайте вывод о применимости теории Смолуховского к коагуляции золя.

Коагуляция частиц, согласно теории Смолуховского, является процессом, который подчиняется кинетическому уравнению для реакций второго порядка. Константа скорости реакции второго порядка равна
k=1t∙1n-1n0.
Подставляем в это уравнение последовательно экспериментальные данные:
k=1120∙12,25∙1014-12,69∙1014=6,06∙10-18 (м3/частиц∙с);
k=1240∙12,02∙1014-12,69∙1014=5,14∙10-18 (м3/частиц∙с);
k=1420∙11,69∙1014-12,69∙1014=5,24∙10-18 (м3/частиц∙с);
k=1600∙11,47∙1014-12,69∙1014=5,14∙10-18 (м3/частиц∙с);
k=1900∙11,36∙1014-12,69∙1014=4,04∙10-18 (м3/частиц∙с).
kср = (6,06 + 5,14 + 5,24 + 5,14 + 4,04)∙10-18/5 = 5,12∙10-18 (м3/частиц∙с).
Константа быстрой коагуляции равна
k=4∙R∙T3∙η∙NA,
где R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль К;
η – вязкость дисперсионной среды, 1∙10-3 Н∙с/м2;
NA – число Авогадро, равно 6,02∙1023 молекул/моль.
k=4∙8,31∙2933∙1∙10-3∙6,02∙1023=5,4∙10-18 (м3/частиц∙с)
Значения константы скорости коагуляции, рассчитанное по экспериментальным данным, и константы, рассчитанной по теоретическому уравнению, очень близки, что позволяет сделать вывод, что в эксперименте имела место быстрая коагуляция.
Ответ: kср = 5,12∙10-18 м3/частиц∙с; kтеор = 5,4∙10-18 м3/частиц∙с.
Раздел 6.1