Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства российской федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

профессор П.Б. Акмаров

__________________________

«_____» ____________201__г.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Составители: В.Г. Чураков, В.А.Руденок, И.Ш.Шумилова

Ижевск

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

2011 г.

УДК 544(076)

ББК 24.5я73-5

Ф 50

Лабораторный практикум рассмотрен и рекомендован к изданию редакционно-издательским советом ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, протокол № ___ от «____» __________ 2011г.

Рецензент:

Л.А. Грозина - кандидат химических наук, доцент кафедры химии и химической технологии Ижевского государственного технического университета

В.В. Сентемов - кандидат химических наук, профессор кафедры химии ФГОУ ВПО Ижевской государственной сельскохозяйственной академии

Физическая и коллоидная химия: лабораторный практикум / сост.:,

В.Г. Чураков, В.А.Руденок, И.Ш.Шумилова. Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. 136с.

Пособие предназначено для выполнения практикума по физической и коллоидной химии студентами агроинженерного, зоонженерного, агрономического факультетов.

УДК 544(076)

ББК 24.5я73-5

© ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011

©, Руденок В.А., Шумилова И.Ш., составление 2011.

Содержание

• Введение
• 1. Определение молярной массы неэлектролита криоскопическим методом
• 2. Измерение электропроводности электролитов
• 3. Определение вязкости растворов
• 4. Определение константы скорости гидролиза сахарозы
• 5. Изучение микрогетерогенных систем
• 6. Седиментационный анализ суспензий и порошков
• 7. Измерение поверхностного натяжения водных растворов ПАВ
• 8. Изучение процесса адсорбции на твердом сорбенте
• 9. Получение коллоидных растворов
• 10. Изучение электролитной коагуляции
• 11. Электрофорез. Измерение величины дзета-потенциала
• 12. Образование и разрушение растворов высокомолекулярных веществ
• 13. Измерение стационарных потенциалов металлов. Измерение токов коррозии
• 14. Потенциометрическое титрование и определение рН
• 15. Фотоколориметрическое определение концентраций растворов
• 16. Кондуктометрическое титрование
• 17. Фотонефелометрия
• 18. Определение размеров частиц золя турбидиметрическим методом
• 19. Определения нитратов в растительной продукции и кислотности пищевых объектов потенциометрическим методом
• 20. Фотоколометрическое определение содержания лактозы в молоке и растворимых белков в мясе
• Рекомендуемая литература для подготовки
• Рекомендации по оформлению отчетов о лабораторных работах
• Словарь
• Приложения

Введение

Данное пособие подготовлено на основе многолетнего опыта по проведению лабораторно-практических занятий со студентами по курсу физической и коллоидной химии и адаптировано к условиям материальной базы кафедры химии и потребностей специальных дисциплин агрономического, зооинженерного и агроинженерного факультетов ИжГСХА. Набор, компьютерная верстка ряда работ, графики и рисунки для этих работ выполнены А.В.Чураковым, за что кафедра химии выражает ему огромную благодарность.

Изучение физической и коллоидной химии завершает химический цикл дисциплин в сельскохозяйственных вузах, ему предшествует изучение общей и неорганической химии, органической и биологической химии.

Опыт преподавания физической и коллоидной химии показывает, что порядок выполнения лабораторных работ не удаётся сочетать с последовательностью изложения лекционного курса. Поэтому описанию каждой лабораторной работы предшествует теоретическая часть, облегчающая сознательное проведение опытов, оформление экспериментальной части и защиту лабораторной работы.

Настоящий практикум рассчитан на 30…36 часов лабораторных работ по физической и коллоидной химии. В практикуме приведено большее количество работ, чем можно выполнить за это время, для того, чтобы преподаватель имел возможность некоторого выбора в зависимости от наличия того или иного оборудования, приборов, химических реактивов.

Практически все работы дают возможность проводить их как учебно-исследовательские, поскольку допускают изменение режимов объектов исследования.

Данный лабораторный практикум по физической и коллоидной химии должен способствовать прочному усвоению студентами основных разделов курса. Кроме того, в процессе прохождения практикума студенты совершенствуют навыки пользования аппаратурой и приборами, обработки результатов физико-химического эксперимента с помощью аналитических и графических методов, оформления экспериментальных данных в виде наглядных цифровых и графических материалов.

Прежде чем приступить к выполнению работы, студент должен изучить соответствующий раздел теоретического курса, ознакомиться с устройством и назначением используемого в работе оборудования, уяснить цель работы и методику эксперимента. Перед началом работы преподаватель проверяет готовность студента к практикуму, проводя собеседование, и принимает решение о возможности допуска студента к эксперименту.

Выполнив работу, учащиеся оформляют в рабочем журнале (тетради) отчет о работе и предъявляют его преподавателю. Отчет должен содержать следующие элементы:

1. Название и цель работы; краткое изложение основных теоретических положений, на которых базируется данная работа.

2. Краткое описание порядка выполнения работы.

3. Результаты эксперимента в виде таблиц, куда заносятся все экспериментальные данные и результаты расчетов.

4. В случае необходимости графической интерпретации полученных результатов к отчету прилагаются графики, выполненные на миллиметровой бумаге в оптимальном масштабе.

5. Вывод по работе, соответствующий полученным результатам; если обнаружены отклонения от теоретических закономерностей, указывается их предполагаемая причина.

При выполнении лабораторных работ студенты обязаны строго соблюдать правила техники безопасности. Студенты, нарушающие правила техники безопасности, могут быть отстранены от выполнения лабораторных работ.

1. Определение молярной массы неэлектролита криоскопическим методом

Цель работы научиться работать с термометром Бекмана; определять криоскопическим методом молекулярную массу неэлектролита и степень диссоциации известного электролита по понижению температуры замерзания.

Теоретический материал

При любой температуре часть молекул растворителя переходит из жидкой в парообразную фазу. Пар растворителя, находящийся в равновесии с раствором при данной температуре, называется насыщенным паром. С увеличением концентрации растворяемого вещества давление насыщенного пара растворителя понижается, так как часть молекул растворителя связана молекулами или ионами растворённого вещества в гидратные или сольватные оболочки, кроме того, часть поверхности занята растворённым веществом и испарение происходит с меньшей поверхности.

Следовательно, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем, а понижение давления пара будет тем больше, чем больше концентрация растворённого вещества.

Количественно зависимость понижения давления пара растворителя от концентрации раствора выражается первым законом Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества в растворе.

Для растворов неэлектролитов первый закон Рауля можно записать так:

, (1)

де p0 давление насыщенного пара над растворителем, p1 давление насыщенного пара над раствором, n1 число молей растворённого вещества, n число молей растворителя.

Для растворов электролитов необходимо учитывать электролитическую диссоциацию, т. к. при диссоциации молекул электролита происходит увеличение числа частиц в растворе по сравнению с числом недиссоциированных молекул. В этих случаях в закон Рауля вводится изотонический коэффициент Вант-Гоффа i, который показывает, во сколько раз количество частиц в растворе электролита (число ионов плюс число непродиссоциировавших молекул) в растворе больше числа растворённых молекул в этом веществе. И тогда для электролитов закон Рауля принимает вид:

(2)

Известно, что растворы, как правило, замерзают при более низких температурах, чем чистые растворители, причём температура замерзания раствора зависит от его концентрации и природы растворителя. Объяснить понижение температуры замерзания можно по диаграмме состояния воды (рисунок 1.1).

Всякая жидкость замерзает тогда, когда давление насыщенных паров становится равным давлению над кристаллами этой жидкости, т. е. для чистой воды это точка О и t0. Для растворов кривая пар-жидкость проходит ниже 0 0С, т. к. давление пара над раствором ниже, чем над чистым растворителем (по первому закону Рауля). И раствор будет замерзать при t1.

Количественно зависимость понижения температуры замерзания от концентрации растворённого вещества для растворов неэлектролитов выражается вторым законом Рауля:

 или (3)

где - понижение температуры замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя; K криоскопическая постоянная; C моляльная концентрация; g-количество граммов растворённого вещества; M молярная масса растворённого вещества; G количество граммов растворителя.

Рисунок 1.1 Диаграмма состояния воды

Ов кривая пар жидкость для чистой воды

Оґвґ кривая пар жидкость для водного раствора

Криоскопическая постоянная К для каждого растворителя величина постоянная, так , . По физическому смыслу К это понижение температуры замерзания одномоляльного раствора.

Для растворов электролитов уравнение (3) примет вид:

(4)

Практическая часть

1. Определение молекулярной массы неэлектролита

В работе используется криостат прибор, изображённый на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 Криостат

Работу начните с приготовления охладительной смеси. При работе с водными растворами в качестве охладительной смеси применяют смесь разбавленного водой льда и поваренную соль, температура охладительной смеси для нормальной работы прибора должна быть - 8…12 0С. Для этого сосуд 1 заполните на 2/3 объёма раздробленным льдом, добавьте около 200 мл воды и затем при перемешивании добавляйте NaCl до требуемой температуры.

Настройку термометра Бекмана проводите вместе с преподавателем. Сначала определите температуру замерзания чистой воды. Для этого в пробирку 5 налейте 10 мл дистиллированной воды и поместите в неё термометр Бекмана. Затем пробирку 5 с термометром Бекмана поместите в более широкую пробирку и всё вместе поставьте в охладительную смесь. Далее приведите в действие мешалку и наблюдайте за понижением уровня ртути в термометре Бекмана.

Кристаллизация воды (как и любого раствора) сопровождается выделением тепла, т. е. с началом кристаллизации температура будет повышаться до некоторой температуры замерзания и потом некоторое время будет оставаться постоянной. Эту температуру записывают -

Затем в эту же пробирку поместите раствор вещества, молекулярную массу которого определяете. Для этого возьмите навеску (около 1 г) исследуемого вещества, взвешенную на аналитических весах с точностью 0,0001 г , поместите её в пробирку 5 и налейте 10 мл H2O, растворите исследуемое вещество и определите температуру замерзания раствора .

По полученным результатам рассчитайте .

И, наконец, рассчитайте молекулярную массу исследуемого вещества:

; .

2. Определение степени диссоциации электролита

Если растворённое вещество - электролит, то число частиц в растворе не равно числу молекул и завышено вследствие распада молекул на ионы. Так, если в растворе находится С молекул электролита и степень его диссоциации , то число молекул, распавшихся на ионы будет - , а тогда число нераспавшихся молекул будет . Если молекула распадается на n ионов, то число ионов в растворе будет и тогда

молярный адсорбция коллоидный

i -1 =

(5)

Определите температуру замерзания чистой воды, затем температуру замерзания 5% раствора NaСl. Далее рассчитайте . Затем по формуле

Найдите i изотонический коэффициент Вант-Гоффа и по формуле рассчитайте степень диссоциации NaCl при данной концентрации.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему растворы замерзают при более низких температурах, чем чистые растворители?

2. Какой физический смысл имеет криоскопическая постоянная?

3. Чему равно i для СaCl2, если ?

4. Имеем два раствора: а) 1 г NaCl + 10 г H20

б) 1 г KCl + 10 г H20

Какой из указанных растворов замерзает при более низкой температуре, если обоих веществ одинаковы?

2. Измерение электропроводности электролитов

Цель работы научиться работать на кондуктометре, практически ознакомиться с характером зависимости электропроводности от концентрации.

Теоретическая часть

Все проводники электрического тока подразделяются на проводники первого рода (металлы) и проводники второго рода (растворы электролитов). Перенос электричества в проводниках второго рода осуществляется ионами (катионами и анионами), образующимися при электролитической диссоциации электролита в водном растворе.

Все электролиты делятся на сильные, диссоциирующие в растворах почти полностью, и слабые, диссоциирующие в слабой степени. Электропроводность растворов слабых электролитов определяется степенью диссоциации, которая при данной температуре зависит от концентрации слабого электролита. Эта зависимость выражается законом разбавления Оствальда (1):

, (1)

где степень диссоциации, С концентрация электролита, К константа диссоциации слабого электролита.

Если <<1 (для слабых электролитов), то уравнение (1) можно упростить

. (2)

Из уравнения (2) видна обратнопропорциональная зависимость между концентрацией и степенью диссоциации слабого электролита.

Так как электропроводность раствора электролита прежде всего зависит от концентрации ионов в растворе, а последняя для слабых электролитов определяется степенью диссоциации, то измерение электропроводности позволяет определить степень диссоциации слабых электролитов при различных концентрациях.

Различают удельную электропроводность ж и эквивалентную электропроводность .

Удельная электропроводность - величина, обратная удельному сопротивлению, [Ом-1 • см-1] :

ж = (3)

Удельная электропроводность - это электропроводность раствора, помещённого между параллельными электродами площадью 1 см2, расстояние между электродами 1 см. Удельная электропроводность, таким образом, является электропроводностью единицы объёма раствора (1 см3).

Для сильных электролитов удельная электропроводность тем выше, чем больше концентрация ионов. Однако, когда концентрация раствора становится достаточно большой, возрастает взаимное притяжение противоположно заряженных ионов - катионы и анионы тормозят движение друг друга (тормозящий эффект). Это взаимное влияние может проявляться сильнее, чем увеличение электропроводности при возрастании концентрации. В таком случае с дальнейшим повышением концентрации удельная электропроводность будет уменьшаться (рисунок 2.1).

Уменьшение удельной электропроводности растворов слабых электролитов после достижения некоторой концентрации (гораздо меньшей, чем у сильных электролитов) можно объяснить уменьшением степени диссоциации согласно уравнению (2).

Рисунок 2.1 Зависимость удельной электропроводности от концентрации:

1 - раствор слабого электролита;

2 - раствор сильного электролита

Эквивалентная электропроводность - это электропроводность такого объёма раствора, помещённого между параллельными электродами, расстояние между которыми 1см, имеющими такую площадь (S), чтобы между ними поместился раствор, который содержит один моль эквивалента вещества, т. е. это всегда электропроводность единицы концентрации эквивалента вещества растворенного в разных объемах раствора. Чем больше концентрация раствора, тем в меньшем объёме находится этот эквивалент электролита.

Эквивалентная электропроводность () рассчитывается по уравнению (4)

л = 1000• ж /С (4)

где ж - удельная электропроводность (Ом-1м-1), С - концентрация электролита (экв/л)

Эквивалентная электропроводность зависит от концентрации раствора (рисунок 2.2). С повышением концентрации она уменьшается для слабых электролитов согласно закону разбавления Оствальда (2), для сильных электролитов понижение эквивалентной электропроводности незначительно.

Рисунок 2.2 - Зависимость

1 - раствор слабого электролита;

2 - раствор сильного электролита

Предельная эквивалентная электропроводность (), называемая иногда электропроводностью при бесконечном разбавлении, соответствует эквивалентной электропроводности раствора при таком разбавлении электролита, когда он полностью распадается на ионы.

Согласно закону независимого движения ионов в разбавленных растворах (закон Кольрауша): эквивалентная электропроводность раствора электролита складывается из электропроводности анионов и катионов , соответственно:

(5)

где и - ионные электропроводности при бесконечном разбавлении электролита.

Для бинарного электролита, например СН3СООН, и значительно различаются, хотя концентрации ионов Н+ и СН3СОО- одинаковы, потому что электропроводность зависит ещё и от подвижности ионов. Естественно, что подвижность ионов Н+ выше, чем СН3СОО- и, соответственно, ,

Вычислив значения из уравнения (4) и из уравнения (5), можно рассчитать степень диссоциации слабого электролита при данной концентрации:

. (6)

Далее по уравнению (1) можно рассчитать константу диссоциации этого электролита.

Для измерения электропроводности используется кондуктометр. Основные области применения кондуктометра:

физико-химические измерения: определение электропроводности растворов, подвижности ионов, степени и константы диссоциации слабых электролитов, коэффициента растворимости;

кондуктометрическое титрование: точный метод индикации окончания титрования, связанного с изменением электропроводности;

контроль промышленных процессов: измерение содержания соли питательных вод, степени загрязнения охлаждающих и промывных вод и т. д.

Практическая часть

Измерение электропроводности растворов слабых электролитов при различной их концентрации

Последовательным разбавлением 1н. растворов приготовьте по 50 мл растворов NH4OH и CH3COOH следующих концентраций: .

Сосуд и электрод перед каждым измерением промывайте исследуемым раствором. При всех измерениях объём раствора должен быть таким, чтобы все три кольцевые платиновые электроды были в растворе.

Результаты измерения удельной электропроводности растворов NH4OH и CH3OOH различной концентрации занесите в таблицу 2.1.

Обработка результатов

На основании полученных экспериментальных данных:

а) рассчитайте эквивалентную электропроводность по уравнению (4)

б) рассчитайте степень электролитической диссоциации растворов различных концентраций по уравнению (6). и рассчитайте по формуле (5), как суммы подвижностей ионов при бесконечном разбавлении указанных электролитов (25оС):

=349,8; =73,7; =46,9; =197,6;

в) рассчитайте константы диссоциации электролитов по формуле:

г) результаты расчётов занесите в таблицу 2.1.

д) постройте графики зависимости удельной и эквивалентной электропроводности NH4OH и CH3OOH от разбавления.

Таблица 2.1 Результаты измерений и расчётов

№	Электролит	Концентрация раствора, С н	ж	;			Кд
1
2
…

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется удельной электропроводностью?

2. Как удельная электропроводность зависит от концентрации для растворов слабых и сильных электролитов?

3. Что называется эквивалентной электропроводностью?

4. Что называется эквивалентной электропроводностью при бесконечном разбавлении?

5. При 18 0С удельная электропроводность 5%-ного раствора Mg(NO3)2 равна 4,38 См/м; плотность 1,038 г/см3. Вычислить кажущуюся степень диссоциации Mg(NO3)2 в указанном растворе, если подвижность Ѕ Мg2+ = 4,46 См • м2 • кг • экв-1; подвижность = 6,26 См • м2 • кг • экв-1.

3. Определение вязкости растворов

Цель работы научиться работать с капиллярным вискозиметром и изучить влияние природы жидкости и внешних параметров на вязкость коллоидных растворов.

Теоретическая часть

Вязкость жидкости есть следствие внутреннего трения между отдельными слоями жидкости движущимися с разными скоростями. Различают два вида систем в зависимости от их поведения при действии нагрузки, вызывающей течение.

1. Нормальные или ньютоновские системы, подчиняющиеся при течении законам Ньютона (1) и Пуазейля, например, чистые жидкости, растворы веществ небольшого молекулярного веса, некоторые коллоидные растворы, имеющие частицы правильной формы, малые размеры.

2. Аномально-вязкие или упруго-пластичные (структурированные) системы не подчиняющиеся законам Ньютона и Пуазейля, например, растворы высокомолекулярных соединений.

По уравнению Ньютона (1) сила трения F между параллельно движущимися слоями жидкости пропорциональна градиенту скорости (при площади слоев S = 1 смІ )

F = з · (1)

Коэффициентом пропорциональности служит з - вязкость системы, являющаяся константой жидкости при данной температуре. Размерность з в системе CGS : г • см-1 · с-1; эта единица называется пуазом (по имени французского ученого Пуазейля); в системе СИ вязкость имеет следующую размерность :

[] = Па • с =

Вязкость дисперсной системы может быть рассчитана по уравнению Эйнштейна:

з = з0 · ( 1 + б · ц ), (2)

где з - вязкость золя; з0 - вязкость дисперсионной среды; б - коэффициент, учитывающий форму частиц дисперсной фазы (для сферических частиц б = 2,5); ц - объемная концентрация дисперсной фазы (3).

ц = . (3)

Пуазейль вывел уравнение для расчета объема жидкости вытекающей из капилляра (4).

, (4)

где V - объем жидкости, вытекающей из капилляра, см3; - время протекания, с; r - радиус капилляра, см; - длина капилляра, см; з - вязкость жидкости, Па • с; P - давление, вызывающие течение жидкости, г • см / с2.

Отсюда (5)

Для нормальных жидкостей вязкость не зависит от приложенного давления при ламинарном режиме течения.

Графики зависимости з = f (P) и называются реологическими кривыми (рисунок 3.1). На рисунке 3.1 Pкр - отвечает переходу ламинарного режима течения в турбулентный.

При течении аномальных жидкостей могут иметь место два основных случая.



Рисунок 3.1 Реологические кривые для нормальных (ньютоновских) жидкостей

Системы имеют непрочную пространственную структуру (рисунок 3.2). Здесь при малых давлениях пространственная структура разрушается незначительно и успевает восстанавливаться (участок АВ). На участке ВС происходит разрушение структуры и ориентация обрезков структуры вдоль оси течения жидкости, вязкость поэтому уменьшается. Участок СД характеризуется постоянной вязкостью до Ркр, при котором ламинарный режим течения переходит в турбулентный.

Связь между частицами дисперсной фазы достаточно прочная, система приобретает твердообразный характер (рисунок 3.3). В таких системах течение начинается лишь при определенном Р0 - предельное напряжение сдвига, при котором начинает разрушаться пространственная структура. На участке АВ происходит разрушение структуры и понижение вязкости.

Относительную вязкость можно определить по времени вытекания одинаковых объемов испытуемой и стандартной жидкости через капилляр с одинаковой длиной и радиусом. За стандартную жидкость обычно принимают дистиллированную воду (при t = 20є C, = 0,001Па?с). Из уравнения (5)

(6)



Рисунок 3.2 Реологические кривые Рисунок 3.3 Реологические кривые для аномальных жидкостей с для пластично - вязких жидкостей непрочной пространственной структурой

При постоянных условиях опыта r, l, V величины постоянные, входящие в константу К. Если жидкости вытекают под влиянием собственной тяжести при равных высотах столба жидкостей, то отношение давлений можно заменить отношением плотностей:

. (7)

Тогда относительная вязкость испытуемой жидкости рассчитывается из уравнения

. (8)

В лабораторном практикуме вязкость измеряют с помощью капиллярного вискозиметра по времени истечения постоянного объема жидкости через капилляр (рисунок 3.4). Вискозиметр состоит из двух колен 1 и 2, в одно из них впаян стеклянный капилляр 7 и полые шарики 4,5 с метками. Через колено 2 в резервуар 6 вводят определенный объем исследуемой жидкости. Затем с помощью резиновой груши через отверстие 3 уровень жидкости поднимают так, чтобы верхний шарик 5 был заполнен на одну треть объема. После этого измеряют с помощью секундомера время свободного истечения жидкости от верхней метки вискозиметра до нижней.

Рисунок 3.4 - Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-2

Практическая часть

1. Влияние солей на вязкость раствора желатина

В три пробирки налейте по 5 мл 1%-ного раствора желатина. Затем в первую пробирку прибавьте 5 мл 1 н. раствора КI, во вторую - 5 мл воды, в третью - 5 мл раствора желатина. Тщательно взболтайте содержимое пробирок и оставьте на один час. После этого определяйте вязкость. Полученные результаты запишите в рабочую тетрадь и сделайте выводы о влиянии ионов на вязкость. Сравните результаты между собой и с вязкостью чистой воды.

2. Влияние концентрации раствора на вязкость

Приготовьте, исходя из 1%-ного золя желатина, исследуемые растворы, согласно данных таблицы 3.1.

Таблица 3.1 Исходные данные и результаты измерений

Состав	№ раствора
	1	2	3	4	5
Золь желатина, мл	10	7,0	3,0	1	0
Вода, мл	0	3,0	7,0	9	10
Время , с
Вязкость, Па • с

Охладите приготовленные растворы до t = 20 єС. Измерьте вязкость полученных растворов. Постройте график зависимости изменения вязкости от концентрации раствора.

3. Влияние температуры на вязкость

Измерьте вязкость 0,5 %-ого раствора желатина последовательно при 20 єС, 40 єС, 50 єС и 60 єС. Постройте график зависимости изменения вязкости от температуры.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое вязкость? Какую вязкость называют относительной?

2. Для каких систем применимы уравнения Ньютона и Пуазейля?

3. В чем заключается явление внутреннего трения в жидкостях?

4. Чем отличаются реологические кривые для аномальных жидкостей от таковых для нормальных жидкостей?

5. Каким образом на вязкость растворов влияют изменения температуры и концентрации?

6. Почему в данной работе используется трубка малого сечения (капилляр)?

7. На чем основан принцип действия капиллярного вискозиметра в данной работе?

8. Время истечения жидкости в вискозиметре равнялась 60 сек. При последующем измерении - 40 сек, в каком случае температура жидкости была выше?

9. К каким жидкостям относятся кровь, пищевые среды (молоко, сок, бульон и др.)?

4. Определение константы скорости гидролиза сахарозы

Цель работы ознакомление с кинетикой протекания химических процессов и понятиями: молекулярность и порядок химических реакций.

Теоретическая часть

1. Скоростью химических реакций называется изменение концентрации любого из участвующих в реакции веществ в единицу времени:

. (1)

Согласно закону действующих масс: скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, соответствующих их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Поэтому для реакции:

aA + bB cC + dD

(2)

(3)

где K1 константа скорости прямой реакции; K2 константа скорости обратной реакции.

Показатели степени a, b, c, d в уравнениях могут быть равны нулю, если данное вещество берётся в избытке, т. к. при этом его концентрация в реакции практически не меняется.

Константа скорости химической реакции численно равна скорости химической реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице. Константа скорости химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, наличия катализатора.

2. Каждая реакция характеризуется молекулярностью и порядком.

Молекулярность - наименьшее число частиц, принимающих участие в реакции.

Например, для реакции 2H2+O2 > 2H2O молекулярность равна трём, а для реакции С12H22O11 + H2O > C6H12O6 + C6H12O6 равна двум.

Порядок химической реакции равен сумме показателей степеней в выражениях для концентрации в кинетических уравнениях реакций. Порядок реакции не может быть больше трёх, так как с точки зрения вероятности и стехиометрии одновременно больше трёх частиц сталкиваться не может. Если в реакции участвует большее число частиц, то их взаимодействие происходит ступенчато, последовательно.

Существуют реакции первого, второго, третьего и нулевого порядка. Порядок реакции часто не совпадает с её молекулярностью. Например, все реакции гидролиза бимолекулярны, а порядок их первый, так как концентрация воды в этих реакциях практически не меняется, потому что вода берётся в большом избытке.

Реакции нулевого порядка. Это обычно гетерогенные реакции, которые протекают на поверхности раздела фаз. Например, реакция омыления эфира щелочью.

(4)

При омылении эфира щёлочью концентрация эфира и щёлочи на поверхности раздела двух жидкостей, где протекает реакция, не меняется.

Реакции первого порядка. Реакции изотермического гидролиза, термического разложения сложных веществ и т. д.

(5)

Поделим переменные и проинтегрируем

(6)

Уравнение (5) кинетическое уравнение реакции первого порядка в дифференциальном виде, а уравнение (6) - в интегральном виде.

Реакции второго порядка.

(7)

В простейшем случае при С1 = С2 = С получим , тогда или в интегральном виде

(8)

3. Определение порядка реакции графо-аналитическим методом.

Снимают зависимость , т. е. измеряют концентрацию одного из участвующих в реакции веществ через определённые промежутки времени. Далее подставляют эти значения в интегральные кинетические уравнения реакций соответствующего порядка.

Так, если подставить значения в уравнение или , то на графике должна получиться прямая линия, если реакция действительно первого порядка, т. к. уравнение (6) - это уравнение прямой линии. Причём из графика можно определить постоянные уравнения (6). Тангенс угла наклона прямой равен “K”, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен . Если прямой не получается, то реакция имеет иной порядок и данные необходимо подставить в кинетическое уравнение другого порядка.

4. Гидролиз сахарозы

При гидролизе сахарозы (С12H22O11) получаются две гексозы глюкоза и фруктоза (C6H12O6).

C12H22O11 + H2O > C6H12O6 + C6H12O6

И сахароза, и продукты её гидролиза содержат ассиметричные атомы углерода, т. е. являются оптически активными веществами. При пропускании поляризованного света через раствор сахарозы плоскость поляризации будет поворачиваться по мере течения реакции - правое вращение сменяется левым.

Угол вращения плоскости поляризации связан с концентрацией раствора и толщиной слоя, через который проходит поляризованный луч, соотношением:

(9)

где угол вращения плоскости поляризации; удельный угол вращения- угол вращения при концентрации С = 1 г/мл и толщине слоя в l = 1дм.

Угол вращения смеси оптически активных веществ представляет собой алгебраическую сумму углов вращения отдельных веществ. Сахароза имеет правое вращение , смесь продуктов гидролиза имеет левое вращение, хотя фруктоза вращает плоскость поляризации влево , а глюкоза вправо , но удельный угол вращения фруктозы больше, чем глюкозы. Поэтому в процессе протекания гидролиза угол вращения падает до нуля, а затем становится отрицательным, приближаясь к предельному значению , отвечающему окончанию реакции.

Гидролиз сахарозы идёт до конца и является реакцией первого порядка, так как молярная концентрация воды намного больше молярной концентрации сахарозы. Концентрацию воды по этой причине можно считать постоянной.

Основной задачей работы является определение константы скорости реакции гидролиза сахарозы. Преобразуя уравнение (6), можно получить уравнение (10), по которому и предполагается рассчитывать К

(10)

где угол вращения в момент начала реакции (находится практически); угол вращения в момент времени ; угол вращения, соответствующий окончанию реакции; время от начала реакции.

Гидролиз сахарозы в нейтральной среде практически не идёт. Для проведения реакции требуется добавлять катализатор, которым являются ионы водорода, т. е. реакция проводится в кислой среде.

Практическая часть

1. Подготовка прибора

Измерение углов вращения плоскости поляризации проводятся на поляриметре СМ-2. Натриевая лампа, испускающая желтый монохроматический цвет требует прогрева около 15 минут. Поляриметрическая трубка должна быть тщательно промыта дистиллированной водой, а затем исходным раствором сахарозы.

2. Приготовление раствора и измерение углов

Работа проводится при комнатной температуре. Приготовьте 10% раствор сахарозы, для чего на технических весах взвесьте 2,5 г сахарозы, навеску поместите в мерную колбу на 25 мл и долейте до метки дистиллированной воды. Затем этот раствор перелейте в плоскодонную колбу и добавьте 25 мл 2н. раствора HСl, раствор тщательно перемешайте. Момент сливания раствора сахарозы и соляной кислоты соответствует началу реакции ф0, которому отвечает начальный угол вращения б0 (последний находят графически, см. рис. 8.1). Раствор залейте в поляриметрическую трубку. Следите за тем, чтобы в трубке с раствором не было пузырьков воздуха, которые затрудняют измерения. Поляриметрическую трубку поместите в поляриметр и произведите измерение углов вращения через каждые 10 минут после сливания растворов. Всего проведите 6…8 измерений, после чего раствор из трубки вылейте.

Смесь, оставшуюся в колбе, поместите в термостат и выдержите при 60…70 0С около 30 минут. За это время при заданной температуре процесс гидролиза практически заканчивается. После охлаждения исследуемый раствор залейте в поляриметрическую трубку и произведите измерение угла вращения, отвечающего окончанию реакции б?.

Обработка результатов

Результаты измерения б и расчёты занесите в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Опытные и расчетные данные

Время, ф (мин)	Угол вращения, бф	бф - б?	lg (бф - б?)	K
10
20
30
40
…



Рисунок 4.1 Зависимость lg (б_ф - б_?) = f (ф)

На миллиметровой бумаге постройте график зависимости скорости гидролиза от времени: lg (бф - б?) = f (ф), из которого экстраполяцией до ф=0 находят lg (бф - б?) и далее антилогарифмированием бф - б? (рисунок 4.1). Данные подставьте в уравнение 10, по которому вычислите константу скорости для каждого интервала времени и среднюю константу скорости Кср.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется порядком, молекулярностью реакции?

2. В каком случае молекулярность и порядок реакции могут не совпадать? Почему двумолекулярная реакция гидролиза является реакцией 1 порядка?

3. Как можно определить порядок реакции?

4. Какой физический смысл имеет константа скорости химической реакции?

5. Почему угол вращения бф с течением времени уменьшается?

6. Что такое поляриметр?

7. Константа скорости реакции CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH при 318 К равна 21,6 с-1 (моль/м3)-1. Вычислите, сколько вещества прореагировало к моменту времени ф = 0,025 с, если начальные концентрации C0 = 0,9 кмоль/м3 реагирующих веществ одинаковы. Порядок реакции считать по молекулярности.

5. Изучение микрогетерогенных систем

Цель работы - ознакомиться с принципами седиментационного анализа, методами получения и стабилизации эмульсии, методами определения типа эмульсий.

Теоретический материал

Микрогетерогенные системы - это дисперсные системы с размерами частиц или капелек дисперсной фазы 10-3…10-4 см. Важнейшими из микрогетерогенных систем являются суспензии и эмульсии.

Примерами эмульсий, распространённых в природе и используемых в практике, могут служить: молоко, майонез, сливочное масло, млечный сок растений, природная нефть, кремы, препараты для борьбы с вредителями растений и т. д.

Суспензии представляют собой взвеси твёрдых частиц дисперсной фазы в жидкой дисперсной среде. Эмульсиями называются дисперсные системы, в которых обе фазы жидкие, причём эмульсии готовят из взаимно нерастворимых жидкостей. Практический интерес и наибольшее распространение получили эмульсии, в которых одна из фаз - вода. В этих случаях вторую фазу представляет неполярная или малополярная жидкость, называемая, в общем случае, маслом (минеральные масла, бензол, хлороформ, керосин, растительные масла и т. д.).

Различают два типа таких эмульсий: масло в воде (м/в) - масло является дисперсной фазой; вода в масле (в/м) - дисперсной фазой является вода.

Поверхность раздела между фазами в микрогетерогенных системах несколько меньше, чем в истинно коллоидных системах, но, тем не менее велика, кроме того, она характеризуется большим поверхностным натяжением. Поэтому суспензии и эмульсии, обладая большим запасом свободной энергии (1), являются принципиально термодинамически неустойчивыми системами.

, (1)

где F - свободная энергия системы, S - поверхность раздела между фазами, -поверхностное натяжение поверхности раздела между фазами.

Стабилизация эмульсий (защита капелек дисперсной фазы от слияния -коалесценции) осуществляется либо с помощью мелкодисперсных порошков, либо растворов поверхностно - активных веществ (ПАВ). И в том, и в другом случае для стабилизации необходимо, чтобы стабилизатор имел преимущественное сродство к дисперсной среде эмульсии - порошок избирательно смачивался дисперсной средой, а поверхностно - активное вещество в ней растворялось.

Механизм стабилизации эмульсий типа м/в гидрофильными порошками заключается в том, что крупинки гидрофильных порошков (глина, мел) прилипают к наружной поверхности капельки масла; вокруг последней возникает корочка из крупинок порошка, на которой имеется двойной ионный слой и гидратные оболочки. В результате капельки масла приобретают устойчивость против слияния.

Однако чаще в качестве стабилизаторов эмульсий (эмульгаторов) используют поверхностно - активные вещества. Рассмотрим механизм стабилизации эмульсий с помощью ПАВ на примере использования в качестве ПАВ солей жирных кислот.

Соли жирных кислот, как и все ПАВ, являются дифильными молекулами, так как имеют полярную группу -COONa и неполярный углеводородный радикал -R, где количество углеродных атомов может колебаться от 12 до18:

Молекула ПАВ адсорбируется на границе между маслом и водой (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Схема адсорбции ПАВ на границе раздела двух фаз

Стабилизирующее действие ПАВ заключается в следующем:

адсорбируясь на границе между маслом и водой, молекулы ПАВ снижают поверхностное натяжение между фазами;

молекулы ПАВ, взаимодействуя с водой своими полярными группами и с маслом - углеводородными радикалами, образуют по обе стороны от поверхности раздела, соответственно, гидратные и сольватные оболочки;

в эмульсии типа м/в дополнительным фактором стабилизации может быть и образующийся двойной ионный слой, т. к. полярная группа ПАВ является ионогенной:

R-COONa R-COO- + Na+.

В качестве эмульгаторов в пищевой промышленности применяются желатин, яичный белок, сапонин, агар, альбумин и др. Из натуральных эмульгаторов с высокими эмульгирующими свойствами следует указать на растительные фосфатиды, которые содержатся в масличных семенах в виде комплексных соединений с белками, углеводами и пигментами (фосфатиды - сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот, в состав которых входят фосфорная кислота и азотистые основания). Например, в шоколадном производстве и производстве маргарина в качестве эмульгатора применяется лецитин, имеющий формулу:

.

При определённых условиях эмульсии типа м/в могут превращаться в эмульсии типа в/м, это явление получило название обращение фаз эмульсий. Обращение фаз может происходить при увеличении количества дисперсной фазы. Кроме того, обращение фаз может происходить при добавлении электролита. Например, при добавлении соли NaCl в дисперсную среду эмульсии м/в происходит дегидратация полярных групп ПАВ (эмульгатора), уменьшается толщина гидратной оболочки и начинает преобладать толщина сольватной оболочки, в этих условиях стабилизируются эмульсии типа в/м.

Седиментационная и агрегативная устойчивость суспензий.

Седиментацией называется свободное оседание частиц суспензии под действием силы тяжести. Устойчивость суспензий к оседанию называется седиментационной устойчивостью.

Агрегативная устойчивость - это устойчивость к слипанию. Если суспензия седиментационно неустойчива, но устойчива агрегативно, то по уравнению Стокса (2) можно определить размеры частиц r.

r = , (2)

где вязкость среды, с плотность дисперсной фазы, с0 плотность дисперсной среды, Uсед линейная скорость движения частиц, g ускорение свободного падения.

Определение скорости движения частиц проводят либо методом непрерывного взвешивания осадка, либо методом определения объёма.

Практическая часть

1. Определение скорости седиментации суспензии по измерению объёма осадка

В мерный цилиндр на 50 мл налейте 10 %-ной водной суспензии крахмала, а в другой такой же цилиндр налейте 40 мл суспензии крахмала и 10 мл 2 % - раствора желатина. Затем тщательно перемешайте смеси и через 3…5 минут начните производить отсчёты объёмов осадка в обоих цилиндрах. Первые три отсчёта сделайте с интервалами 5 минут, а последующие через каждые 10 минут. Всего сделайте 6…7 отсчётов объёмов осадка в каждом цилиндре, результаты занесите в таблицу 5.1.

По результатам опыта на одном графике постройте две кривых оседания. Из сопоставления кривых оседания сделайте вывод о влиянии желатина на седиментационную устойчивость суспензии.

Таблица 5.1 Результаты седиментационного анализа

№ отсчёта	Суспензия без желатина	Суспензия с желатином
	Время от начала опыта (мин.)	Объём осадка, см3	Время от начала опыта (мин.)	Объём осадка, см3
1
2
3

2. Получение эмульсии подсолнечного масла

В две колбочки налейте по 10 мл воды и 20 капель подсолнечного масла. Одну из колбочек интенсивно перемешайте, получается грубодисперсная эмульсия, которая быстро расслаивается. В другую колбочку добавьте 1 мл 10 %-го раствора NaOH. Смесь перемешайте, получается стойкая эмульсия типа м/в. В данном случае щёлочь, взаимодействуя со свободной жирной кислотой масла, образует соль, являющуюся хорошим эмульгатором - ПАВ.

В полученную эмульсию добавьте 1 каплю индикатора фенолфталеина, если присутствует избыток щелочи, то раствор окрасится в розовый цвет.В этом случае осторожно прибавьте по каплям 1н. раствор соляной кислоты HCl до нейтрализации избытка щелочи. Полученную нейтральную эмульсию разлейте в три пробирки и добавьте растворы солей одинаковой концентрации: в первую пробирку - раствор NaCl, во вторую - CaCl2, в третью - AlCl3. Происходит разрушение эмульсий. Отметьте, какая из указанных солей вызывает более быстрое и полное расслаивание эмульсий.

3. Определение типа эмульсий

Метод смешения. Приготовьте эмульсию: 0,5 мл растительного масла растворите в 5 мл ацетона и при интенсивном перемешивании влейте 100 мл H2O. Небольшую каплю полученной эмульсии поместите на предметное стекло. Рядом с ней нанесите каплю воды. Наклоняя стекло, приведите обе капли в соприкосновение. Слияние капель является признаком того, что вода является дисперсной средой данной эмульсии.

Метод окрашивания. Этот метод основан на применении красителей, растворимых либо только в воде, либо только в масле. Краситель добавляют к эмульсии, взбалтывают и каплю окрашенной эмульсии наблюдают под микроскопом. Так, краситель - судан растворяется в масле, и если под микроскопом мы увидим окрашенные капли в неокрашенной среде, то, по-видимому, дисперсной фазой является масло.

В пробирку налейте 3…4 мл растительного масла, добавьте 2…3 капли воды и прибавьте натриевого мыла, растворённого в бензоле. Смесь перемешайте и добавьте краситель бриллиантовый зелёный. С помощью микроскопа определите тип эмульсии.

4. Обращение фаз эмульсий

Налейте в колбочку 5 мл 10 %-ого раствора олеата натрия, затем добавьте 5 мл бензола. Смесь перемешайте до получения однородной эмульсии.

Для определения типа эмульсии пользуются красителем суданом. Для этого часть эмульсии налейте в пробирку и добавьте судан. С помощью микроскопа определяют тип эмульсии. К остатку эмульсии добавьте 0,01 н. раствор CaCl2, перемешайте и снова определите тип эмульсии.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему суспензии и эмульсии являются термодинамически неустойчивыми системами?

2. Какие факторы влияют на стабильность эмульсий? Поясните механизм стабилизации эмульсий с помощью ПАВ.

3. Какие способы получения суспензий и эмульсий вы знаете?

4. Что такое обращение фаз эмульсий?

5. Приведите примеры эмульсий типа м/в и в/м.

6. Вычислите количество шариков жира в 400 г козьего молока жирностью 5% и найдите их общую и удельную поверхности, если диаметр отдельного шарика равен 3?10-6 м, а плотность жира составляет 930 кг/м3.

7. Размер шариков масла в майонезе при ручном взбивании составляет 2?10-5, а при машинном 4?10-6. Сравните удельные поверхности частиц.

6. Седиментационный анализ суспензий и порошков

Цель работы - научиться работать с торсионными весами, исследовать кинетику седиментации суспензии глины методом непрерывного взвешивания осадка и определить размер частиц.

Теоретическая часть

Седиментационный анализ состоит в экспериментальном получении кривой седиментации, т. е. зависимости массы осадка m дисперсной фазы от времени осаждения ф.

Если сферическую частицу, радиус которой r и плотность , поместить в жидкость, плотность которой равна , а вязкость , на нее будет действовать сила тяжести (седиментация):

(1)

где V объем частицы, равный 4/3 рr3; g ускорение свободного падения.

Как только частица станет оседать, возникнет противодействующая сила сила трения Fтр :

, (2)

где В коэффициент трения; U скорость оседания.

Вначале частица движется ускоренно, так как при малых скоростях сила тяжести превышает силу трения. По мере увеличения скорости движения сила трения возрастает и в некоторый момент достигается равенство Fсед = Fтр, при котором частицы начинают двигаться с постоянной скоростью. Время, которое для этого требуется, пренебрежимо мало. Исходя из приведенных выше уравнений:

(3)

В соответствии с законом Стокса, B = 6r и учитывая, что V = 4/Зr3, получим

. (4)

Таким образом, скорость седиментации прямо пропорциональна квадрату радиуса частицы. Следовательно, частицы разных размеров оседают с разными скоростями: чем больше частица, тем больше скорость ее оседания. Если экспериментально определить скорость оседания, можно легко рассчитать радиус частицы

r = . (5)

Так как величины g, , и 0 характеризуют систему и от дисперсности не зависят, можно записать

r = K (6)

Это уравнение справедливо только для условий, при которых выполняется закон Стокса, а именно:

1. частицы имеют сферическую форму;

2. движутся ламинарно, независимо друг от друга и с постоянной скоростью;

3. трение является внутренним для дисперсионной среды.

Эти условия выполняются только для систем, в которых размеры частиц лежат в пределах 10-5…10-2 см.

На седиментацию отдельной частицы не должны влиять соседние частицы. Чтобы избежать взаимного влияния частиц, необходимо проводить седиментацию в достаточно разбавленных суспензиях (с концентрацией не выше 1 %). Однако, чем более разбавленная суспензия, тем меньше масса осадка и тем больше ошибка измерения. Таким образом, в седиментационном анализе используют суспензии, размеры частиц в которых лежат в пределах от 10-5 до 10-2 см, а концентрация составляет 0,5…0,6%.

Если суспензия монодисперсна (r = const), частицы оседают с одинаковой скоростью. Поэтому граница осветления будет четкой и определить скорость оседания можно по скорости движения этой границы

Uсед = , (9)

где h -- высота, на которую опустилась граница за время ф.

Тогда радиус частиц можно рассчитать по формуле:

r = K (10)

K =

Все реальные порошки полидисперсны и поэтому оседают с различными скоростями. Четкой границы осветления суспензии не наблюдается -- крупные частицы осаждаются быстрее, мелкие медленнее. Поэтому кривая седиментации полидисперсной системы имеет вид параболы. Тангенсы углов наклона касательных к кривой седиментации определяют скорости седиментации соответствующих фракций частиц (рисунок 6.1). Зная скорости оседания частиц отдельных фракций, можно рассчитать их радиусы. Так как большинство реальных порошков имеют частицы неправильной формы, по уравнению (6) можно рассчитать только эквивалентный радиус частиц сферической формы, оседающих с такой же скоростью, что и реальные частицы.

Рисунок 6. 1 Кривая седиментации полидисперсной системы

Для построения кривой седиментации обычно используются торсионные весы. С их помощью определяют массу частиц, оседающих на чашечку весов, помещенную в стеклянный цилиндр с исследуемой суспензией на расстояние h от поверхности жидкости. Отмечают показания весов с интервалами времени 30 с, а затем их увеличивают до 1 мин, 3 мин, 5 мин по мере того как изменение массы замедляется. Эксперимент заканчивается в тот момент, когда показания весов не изменяются в течение 15…20 мин.

Рисунок 6.2 График седиментации полидисперсной системы (суспензия глины, мела)

Абсолютные массы осадка в разные моменты времени будут зависеть от исходной массы, поэтому рассчитывают относительные массы в процентах от исходной массы (Qi, %) в соответствующие моменты времени.

Строят седиментационную кривую Qi = f (ф) (рисунок 6.2 ).

Из графика видно, что чем дольше идет осаждение, тем меньше прирост массы осадка. В начальный момент времени частицы разных размеров равномерно распределены в жидкости (перед началом эксперимента суспензия тщательно перемешивается). Чем крупнее частица, тем быстрее она оседает, но мелкие частицы, находящиеся вблизи чашечки весов, осядут скорее, чем крупные, находящиеся у поверхности жидкости, т. е. на расстоянии h от чашечки весов. В результате на чашечке весов будут собираться частицы всех размеров. Поэтому кривая седиментации всегда начинается с прямолинейной зависимости и выходит из начала координат. Однако через некоторое время фmin, нужное, чтобы самые крупные частицы прошли расстояние h, этих частиц в суспензии не останется. Поэтому в дальнейшем прирост массы осадка уменьшится -- линия станет кривой, выпуклой к оси ординат. Время фmin дает возможность рассчитать радиус самой крупной частицы

rmax = K . (11)

В дальнейшем скорость накопления осадка будет уменьшаться, график будет оставаться криволинейным вплоть до установления постоянной массы осадка.

Теперь мы можем рассчитать радиус самой мелкой частицы

rmin = K. (12)

Практическая часть

Из исходной суспензии приготовьте рабочую суспензию. Необходимый объем исходной суспензии рассчитайте по формуле:

V0 =

где C1 содержание сухого вещества в 1 дм3 рабочей суспензии, принимают равным 20 мг/дм3; V1 объем рабочей суспензии, принимают равным 2 дм3; C0 содержание сухого вещества в 1 дм3 исходной суспензии (С0 > 50 мг/дм3).

Исходную суспензию тщательно перемешайте, налейте рассчитанный объем в стакан и разбавьте дистиллированной водой до 2 дм3.

Cуспензию в стакане тщательно перемешайте в течение 3 мин и поставьте в седиментометр. Затем в перемешанную суспензию (твердые частицы в ней равномерно распределены по объему жидкости) сразу опустите чашечку седиментометра на глубину 10 см (h = 10 см).