V1 мл спиртового раствора скипидара (концентрация раствора равна 10 кг/м3) добавили раствор стабилизатора. Общий

V1 мл спиртового раствора скипидара (концентрация раствора равна 10 кг/м3) добавили раствор стабилизатора. Общий объем смеси равен V2. Показатель преломления среды n0 равен 1,332. Длина волны падающего света λ0 равна 540 нм. Толщина кюветы l = 3 см. Используя задания, приведенные в каждом из вариантов (V1,V2, плотность скипидара ρф, показатель преломления скипидара n, оптическую плотность системы D), а также исходные данные: а) рассчитайте весовую концентрацию с (в кг/м3) скипидара; б) определите мутность системы; в) найдите длину волны падающего света в дисперсионной среде (λ) по формуле λ = λ0/n0; г) рассчитайте средний объем частицы скипидара в эмульсии по уравнению Рэлея; д) вычислите средний радиус частиц скипидара; е) рассчитайте частичную концентрацию скипидара. Вариант 8 V1.106, м3 V2.106, м3 ρф.10-3, кг/м3 n D 1,2 100 0,868 1,479 0,13

А) Масса скипидара в 1,2 мл спиртового раствора равна
тскип = с0∙V1,
где с0 – весовая концентрация скипидара в исходном растворе, 10 кг/м3;
V1 – объем спиртового раствора скипидара, равен 1,2 мл = 1,2∙10-6 м3.
тскип = 10∙1,2∙10-6 = 1,2∙10-5 (кг).
Весовая концентрация скипидара в растворе после добавления раствора стабилизатора равна
с = тскип : V2,
где тскип – масса скипидара в растворе, равна 1,2∙10-5 кг;
V2 – общий объём приготовленного раствора, равен 100 мл = 100∙10-6 м3.
с = (1,2∙10-5) : (100∙10-6) = 0,12 (кг/м3).
б) Мутность раствора равна
τ = 2,3∙D/l,
где D – оптическая плотность системы, равна 0,13;
l – толщина кюветы, равна 3 см/.
τ = 2,3∙0,13 : 3 = 0,10 (см-1).
в) Длина волны падающего света в дисперсионной среде равна
λ = λ0/n0,
где λ0 – длина волны падающего света, равна 540 нм;
n0 – показатель преломления среды, равен 1,332.
λ = 540/1,332 = 405 (нм).
г) Уравнение Рэлея
Iрас=I0∙24∙π3λ4∙n2-n02n2+2∙n022∙c∙Vρ,
где Iрас – интенсивность рассеянного света в направлении, перпендикулярном падающему свету;
I0 – интенсивность падающего света;
λ – длина волны падающего света в дисперсионной среде, равна 405 нм = 4,05∙10-7 м;
п0 – показатель преломления дисперсионной среды, равен 1,332;
п – показатель преломления дисперсной фазы, равен 1,479;
V – объём одной частицы дисперсной фазы, м3;
с – массовая концентрация частиц в растворе, равна 0,12 кг/м3;
ρ – плотность частиц дисперсной фазы, равна 868 кг/м3.
Так как мутность раствора равна τ = Iрас/I0 = 0,10 см-1, то уравнение Рэлея принимает вид
τ=24∙π3λ4∙n2-n02n2+2∙n022∙c∙Vρ,
откуда средний объём одной частицы скипидара равен
V=0,10∙(4,05∙10-7)4∙86824∙3,143∙0,12∙1,4792+2∙1,33221,4792-1,33222=5,05∙10-24 (м3)
д) Если принять, что частицы скипидара имеют сферическую форму, то объем частицы равен
V=43∙π∙r3,
где r – радиус сферической частицы, м.
Радиус частицы, выраженный из формулы объема, равен
r=33∙V4∙π,
где V – объём одной частицы дисперсной фазы, равен 5,05∙10-24 м3.
r=33∙5,05∙10-244∙3,14=1,06∙10-8 (м).
е) Масса одной частицы равна
т1 = V∙ρ,
где V – объём одной частицы дисперсной фазы, равен 5,05∙10-24 м3;
ρ – плотность частиц дисперсной фазы, равна 868 кг/м3.
т1 = 5,05∙10-24∙868 = 4,38∙10-21 (кг).
Частичная концентрация скипидара равна
ν=NV2=mскипm1∙V2,
где N – число частиц скипидара в растворе;
тскип – масса скипидара в растворе, 1,2∙10-5 кг;
т1 – масса одной частицы скипидара, 4,38∙10-21 кг;
V2 – общий объём приготовленного раствора, равен 100 мл = 100∙10-6 м3.
ν=1,2∙10-54,38∙10-21∙100∙10-6=2,7∙1019(частиц/м3).
Ответ: с = 0,12 кг/м3; τ = 0,10 см-1; λ = 405 нм; V = 5,05∙10-24 м3;
r = 1,06∙10-8 м; ν = 2,7∙1019 частиц/м3.