ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Свойства электролитов


9. Вычислите толщину мембраны, если средняя электрическая ёмкость единицы площади мембраны равна 1 мкФ/см2. Диэлектрическая проницаемость биомембраны равна 9.

4. Свойства электролитов

Студент должен знать: элементы физической химии, основы теории Дебая-Хюккеля о равновесных свойствах электролитов; понятия ионной силы раствора, радиуса экранирования заряда, особенности взаимодействия макромолекул в растворах электролитов; основы теории Гуи-Чепмена двойного электрического слоя; методику оценки поверхностной плотности заряда; электрокинетические явления и соотношения между ними, понятие дзета-потенциала и его косвенную оценку по формуле Смолуховского [3, 8].

Контрольные вопросы

1. Ионная сила раствора электролита определяется следующим образом:

а) ; б) ; в) ;

г) ; д) .

2. Толщина ионной оболочки, окружающей в электролите заряженную макромолекулу, зависит

а) только от свойств электролита;

б) от температуры и размера макромолекулы;

в) от свойств электролита при определенной температуре;

г) от температуры и ионной силы раствора;

д) от заряда макромолекулы и ионной силы раствора.

3. Объемная плотность заряда ионной атмосферы зависит

а) только от кулоновского поля центрального иона;

б) только от теплового движения;

в) только от свойств электролита;

г) от кулоновского поля центрального иона и теплового движения;

д) от кулоновского поля центрального иона, тепловых флуктуаций и

свойств электролита;

е) от кулоновского поля центрального иона и свойств электролита;

4. Параметра Дебая-Хюккеля χ

а) определяет расстояние 1/χ, на котором происходит падение

потенциала электрического поля центрального иона в е раз;

б) определяет расстояние 1/χ, на котором происходит падение

потенциала электрического поля центрального иона в 2 раза;

в) определяет расстояние χ, на котором происходит падение

потенциала электрического поля центрального иона на порядок;

г) определяет расстояние χ, на котором происходит падение

потенциала электрического поля центрального иона в е раз;

д) правильный ответ не приведен.

5. При разбавлении солевого раствора параметр Дебая-Хюккеля

а) увеличивается; б) не изменяется; в) уменьшается.

6. Белок осаждается в растворе

а) при уменьшении концентрации соли;

б) при высокой ионной силе раствора;

в) при низкой ионной силе раствора;

г) при увеличении концентрации соли.

7. При увеличении ионной силы раствора толщина ионной оболочки

а) уменьшается; б) увеличивается; в) не изменяется.

8. Перечислите и охарактеризуйте электрокинетические явления.

9. Размер диффузионной области двойного слоя зарядов

а) тождествен параметру Дебая-Хюккеля;

б) определяется как расстояние, на котором потенциал электрического поля поверхностного заряда уменьшается в е раз;

в) определяется как расстояние, на котором потенциал электрического поля поверхностного заряда уменьшается на порядок;

г) равен величине, обратной параметру Дебая-Хюккеля;

д) определяется только величиной поверхностного заряда.

10. Распределение ионов в области заряженной поверхности определяется:

а) поверхностным зарядом;

б) тепловыми флуктуациями и свойствами электролита;

в) электростатическим притяжением;

г) электрическим полем поверхностного заряда, тепловыми флуктуациями и свойствами электролита;

д) электрическим притяжением и тепловыми флуктуациями.

Пример решения задачи

Пусть имеется так называемый фосфатный буфер, включающий 0,1 моль/л KH2PO4 и 0,05 моль/л K2HPO4. Оценить ионную силу раствора и дебаевский радиус экранирования заряда (эффективную толщину ионной оболочки) при температуре t=38oC; принять для воды ε=74.

Решение.

Рассчитываем концентрации отдельных ионов:

[K+] = [KH2PO4] + 2[K2HPO4] = 0,2 М (обозначение М эквивалентно размерности моль/л); [H2PO4-] = 0,1 М; [HPO42-] = 0,05 М.

Ионная сила раствора:

=0,25 М.

Дебаевский радиус rD – величина, обратная параметру Дебая-Хюккеля χ:

=[8,85·10-12Кл2/(Н·м2)·74·1,38·10-23Дж/К·311К/

/(2·6,02·10231/моль·(1,6·10-19) 2Кл2·0,25·103моль/м3)] 1/2 м = 6·10-10 м.

Задачи для самостоятельного решения

1. Концентрации двух растворов одинаковы. В первом присутствуют одновалентные ионы соли NaCl, а во втором – двухвалентные ионы соли CaHPO4. Во сколько раз отличаются радиусы экранирования зарядов в этих растворах, если их диэлектрические проницаемости близки, температуры одинаковы.

2. Физиологический раствор Рингера имеет следующий состав:

[NaCl]=105 мМоль/л (мМ); [KCl]=5 мМ;

[Na2HPO4]=25 мМ; [CaCl2]=2 мМ.

Определить ионную силу I раствора Рингера и толщину ионной атмосферы rD при температуре 25 oC.

3. Рассчитать дебаевские радиусы экранирования заряда для указанных растворов солей заданных концентраций. Найти отношение полученных значений радиусов экранирования.

а) KCl (0,1 г/л) и CaCl2 (10 г/л); б) NaCl (1 г/л) и MgCl2 (0,5 г/л).

5. Транспорт веществ через биологические мембраны

Для решения задач и ответов на вопросы необходимо знание следующего теоретического материала: основ биофизики мембранных процессов, видов и механизмов пассивного и активного транспорта веществ через биомембраны; основных количественных соотношений пассивной диффузии; ионных равновесий – механизмов формирования и соотношений для потенциала Нернста и потенциала Доннана; электродиффузионной теории транспорта ионов через мембраны, уравнение электродиффузии Нернста-Планкаи уравнение Гольдмана для потока ионов; понятия коэффициента распределения, проницаемости, подвижности, ионного канала, транспортной АТФ-азы, трансмембранного потенциала [1, 2, 4, 9-12].

Контрольные вопросы

Обозначения:

-подстрочные индексы «1» и «2» относятся, соответственно, к среде, откуда происходит перенос, и к среде, куда происходит перенос;

— подстрочные индексы «o» и «i» относятся, соответственно, к наружной среде (“outside”) и к внутренней среде (“inside”).

1. Коэффициент проницаемости мембраны описывается следующим выражением:

а) ; б) ; в) ; г) ; д) .

2. Закон Фика для пассивного транспорта веществ через мембрану имеет вид:

а) ; б) ; в) ;

г) ; д) .

3. Уравнение Теорелла имеет следующий вид:

а) ; б) ; в) ;

г) ; д) .

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Похожая информация


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод