Поверхностные явления. Дисперсные системы

 

2.01. Причины самопроизвольных поверхностных явлений. Примеры поверхностных явлений связанных с уменьшением величины межфазной поверхности.

 

2.02. Свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Факторы, влияющие на поверхностное натяжение.

 

2.03. Особенности адсорбции на границе раздела жидкость – газ. Адсорбционное уравнение Гиббса, его анализ и область использования.

 

2.04. Поверхностно-активные вещества, строение, классификация. Причины и механизм проявления их поверхностной активности.

 

2.05. Поверхностно-активные, поверхностно-инактивные вещества. Особенности строения. Влияние ПАВ и ПИАВ на поверхностное натяжение воды, графический вид изотерм.

 

2.06. Классификация ПАВ. Использование ПАВ в технологии строительства.

 

2.07. Моющее действие ПАВ. Явление солюбилизации, сущность, практическое значение.

 

2.08. Практическое применение ПАВ. Использование ПАВ в качестве стабилизаторов дисперсных систем. Механизм моющего действия растворов ПАВ.

 

2.09. Особенности адсорбции на границе твердое тело – газ.

 

2.10. Адсорбционные явления в коллоидных системах. Отличие физической адсорбции от хемосорбции? Типы связей между адсорбентом и адсорбтивом.

 

2.11. Поверхностные явления на границе твердое тело – твердое тело.

 

2.12. Молекулярная адсорбция на твердой поверхности. Уравнения изотермы Лэнгмюра и Фрейндлиха. Их анализ и сфера применимости.

 

2.13. Адсорбция ионов на твердой поверхности. Понятие об ионитах. Обратимая ионообменная адсорбция – основа ионообменной хроматографии.

 

2.14. Ионообменная адсорбция, ее практическое применение. Катиониты и аниониты, их действие.

 

2.15. Гидрофильные и гидрофобные адсорбенты. Краевой угол смачивания. Адсорбция ПАВ из растворов на гидрофобных и гидрофильных и адсорбентах. Влияние природы растворителя и адсорбента.

 

2.16. Характеристика и примеры гидрофильных и гидрофобных поверхностей. Как можно повлиять на смачивание поверхности?

 

2.17. Явление смачивания. Краевой угол смачивания. Роль ПАВ при смачивании поверхности.

 

2.18. Явления адгезии и смачивания. Параметры, ис­пользуемые для их количественной характеристики. Влияние неоднородности и шероховатости твердых поверх­ностей на их смачивание и адгезию.

 

2.19. Взаимосвязь между адгезией и способностью жидко­сти смачивать твердую поверхность. Влияние природы твердого тела и жидкости (межмолекуляр­ное взаимодействие в них) на смачивание и адгезию. В чем состоит различие между явлениями адгезии и смачивания?

 

2.20. Явления адгезии и когезии. Смачивание.

 

2.21. Классификация дисперсных систем по размерам дисперсных частиц, агрегатным состояниям дисперсной фазы и дисперсионной среды. Чем вызвана необходимость таких классификаций?

 

2.22. Методы получения дисперсных систем, их классификация и краткая характеристика. Какой метод получения дисперсных систем с термодинамической точки зрения наиболее выгоден?

 

2.23. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы. Чем объясняется самопроизвольное возрастание межфазной поверхности при образовании лиофильных дисперсных систем?

 

2.24. Устойчивость дисперсных систем, характеристика различных видов устойчивости.

 

2.25. Причины возникновения структур в дисперсных системах. Условия формирования структур коагуляционного типа, их свойства, примеры.

2.26. Причины возникновения структур в дисперсных системах. Условия формирования структур конденсационно-кристаллизационного типа, их свойства, примеры.

 

2.27. Явление синерезиса и тиксотропии в дисперсных системах, механизм этих явлений.

 

2.28. Химический и минералогический состав грунтов.

 

2.29. Состав твердой фазы грунтов.

 

2.30. Состав жидкой фазы грунтов.

 

2.31. Состав газовой фазы грунтов.

 

2.32. Классификация грунтов. Химическое строение грунтов с точки зрения дисперсных систем.

 

2.33. Поглощение катионов грунтами. Ионный обмен.

 

2.34. Поглощение анионов грунтами. Хемосорбционные процессы.

 

2.35. Физическое поглощение грунтов.

 

2.36. Микрогетерогенные системы. Получение и стабилизация. Примеры этих систем, применяемых в строительстве.

 

2.37. Эмульсии, условия их образования, классификация и свойства. Примеры эмульсий, в том числе, применяемых в строительстве.

 

2.38. Суспензии, условия их образования, свойства. Пасты – концентрированные суспензии. Примеры суспензий, в том числе, применяемых в строительстве.

 

2.39. Пены, условия их образования и разрушения. Свойства пен. Примеры использования пен, в том числе в строительстве.

 

2.40. Порошки, состав, свойства. Агрегация и агломерация порошков, причины протекаемых поверхностных явлений.

 

 

ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

3.01. Отличие воздушных вяжущих от гидравлических. Зависимость свойств извести от состава сырья, процессы получения и твердения воздушной извести.

 

3.02. Влияние температуры обжига природного гипса на свойства получаемых вяжущих материалов. Дайте краткую сравнительную характеристику низкообжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих.

 

3.03. Физико-химические основы процесса твердения вяжущих (на примере твердения строительного гипса).

3.04. Какие процессы происходят при получении и твердении высокопрочного и высокообжигового (эстрих-) гипса? Где применяют эти вяжущие?

3.05. Напишите уравнение процесса гашения воздушной, извести, продукты гашения в зависимости от количества взятой воды. Где применяются эти материалы?

3.06. Разновидности магнезиальных вяжущих. Процессы получения и особенности твердения этих вяжущих.

3.07. Строительный гипс и ангидритовый цемент. Получение этих видов вяжущих, твердение, применение.

3.08. Растворимое стекло как воздушное вяжущее. Процессы его получения и твердения.

3.09. Физические и химические процессы, протекающие при твердении воздушной извести. Какова роль песка, добавляемого в известковые растворы?

3.10. Кислотоупорный цемент, его состав и твердение. Роль песка и кремнефторида натрия в процессе твердения.

3.11. Получение силикатов натрия и калия, их применение в строительстве. Силикатный модуль и влияние его на вяжущие свойства жидкого стекла.

3.12. Энергетика процесса гашения воздушной извести. Правила техники безопасности при гашении извести. Известковое тесто: его состав, получение и карбонизация.

3.13. Известь негашеная (кипелка), известь гидратная (пушенка), известковое тесто. Их состав, получение, твердение.

 

3.14. Каковы различия в составе, процессах получения, твердения и применении ангидритового цемента и эстрих-гипса?

3.15. Какое соединение магния применяется в качестве вяжущего материала? Каковы особенности процесса твердения этого вяжущего?

3.16. Гидросиликатное твердение воздушной извести. Область применения продуктов автоклавного твердения известково-песчаных растворов.

3.17. Гидролиз силикатов калия и натрия в присутствии СO₂ и без CO₂. Применение этих процессов в строительстве.

3.18. Термическая диссоциация карбоната кальция. Влияние температуры и давления на равновесие этого процесса. Применение этого процесса в производстве строительных материалов.

3.19. Ступенчатая дегидратация двуводного гипса. Использование продуктов гидратации в строительстве.

3.20. Какие вяжущие материалы содержат полуводный гипс, а какие безводный гипс? Напишите реакции получения и твердения этих вяжущих. Как влияет состав гипсового вяжущего на скорость его твердения?

3.21. Понятие о гидравлических вяжущих. Гидравлическая известь. Сырье, производство, реакции твердения, применение.

3.22. Понятие о гидравлических вяжущих. Глиноземистый цемент. Сырье, получение, твердение, применение.

3.23. Портландцемент. Сырье и процессы, протекающие при обжиге сырьевой смеси.

3.24. Портландцемент. Минералогический состав клинкера. Взаимодействие минералов клинкера с водой.

3.25. Минералогический состав глиноземистого цемента. Процессы схватывания и твердения глиноземистого цемента.

3.26. Что называется портландцементным клинкером и как он получается. Укажите его химический и минералогический состав.

3.27. К какому типу вяжущих относится глиноземистый цемент? Где он применяется? Какие процессы лежат в основе схватывания и твердения глиноземистого цемента?

 

3.28. Сырье для получения портландцемента. Производство этого цемента. Какова роль добавок гипса при получении цемента?

3.29. В состав каких вяжущих материалов входят алюминаты кальция? Напишите уравнения реакций взаимодействия этих минералов с водой?

3.30. В состав каких вяжущих материалов входят силикаты кальция? Напишите уравнения реакций взаимодействия этих минералов с водой и дайте характеристику их активности.

3.31. Какие из минералов, входящих в состав портландцементного клинкера, характеризуются повышенной активностью по отношению к воде? Как это сказывается на прочности изделий из цемента? Каким образом можно регулировать сроки схватывания цементного теста?

3.32. Как влияет температура на прочность изделий из глиноземистого цемента? Напишите уравнения процессов твердения этого цемента при различных температурах.

3.33. Какое природное сырье используется для получения гидравлической извести? Чем оно отличается от сырья, идущего на производство воздушной извести? Что общего и чем отличается по химическому составу воздушная и гидравлическая известь?

3.34. Что называется портландцементным клинкером и как он получается? В чем отличие цемента от клинкера? Какой минерал является основным в составе клинкера? Как он взаимодействует с водой?

3.35. Какова роль добавки аморфного кремнезема (SiO₂) к портландцементу? Устойчивость пуццоланового цемента в агрессивных средах.

3.36. С какой целью в глиноземистый цемент рекомендуется вводить гипс, если твердение раствора будет происходить при температуре выше 30°С?

3.37. В чем заключается процесс схватывания и твердения портландцемента? Физико-химические основы процесса твердения.

3.38. Минералогический состав цементного камня. Какой из минералов цементного камня характеризуется самой высокой растворимостью в воде?

3.39. Отличие пластифицированного и гидрофобного портландцемента от обычного портландцемента? Отличие быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента от обычных портландцемента и шлакопортландцемента?

 

3.40. Какие добавки применяют в портландцементе при помоле клинкера? Что такое пуццолановый портландцемент и с какими гидравлическими добавками его изготовляют?

3.41. Рассчитать, в каком соотношении следует смешивать портландцемент и гидравлическую добавку, содержащую 25% активного кремнезема, чтобы кремнезем соединился со свободной известью (выделяемой цементом при твердении) и образовался однокальциевый гидросиликат. Содержание трехкальциевого силиката в портландцементе составляет 50%.

3.42. Рассчитать, сколько свободной Ca(OH)₂ выделится при гидратации 10 кг портландцемента, содержащего 60% С₃S, если алит полностью гидратируется?

3.43. Сколько тонн каустического магнезита можно получить при обжиге 10 т магнезита, содержащего 12% (по массе) неразрушающихся примесей?

3.44. Сколько активной MgO будет содержаться в продукте обжига 20 т чистого доломита при 500°С? Диссоциацией CaCO₃ при этой температуре можно пренебречь.

3.45. Рассчитать, сколько MgCl₂×6H₂O необходимо для затворения 20 кг MgO, если известно, что в процессе твердения 70% магнезита гидратируется до Mg(OH)₂ и 30% магнезита расходуется на образование оксихлорида магния.

3.46. Сколько нужно взять каустического доломита вместо 1 кг каустического магнезита, чтобы получить вяжущее вещество одинаковой активности? Каустический доломит содержит 8% примесей по массе.

3.47. Определить содержание химически связанной воды при гидратации 3СaO×Al₂O₃.

3.48. Цемент, не содержащий добавок (кроме гипса), характеризуется минералогическим составом клинкера: С₃S–48%; C₂S–44%; C₃A–4%; C₄AF–11%. Можно ли этот цемент считать сульфатостойким?

3.49. Определить содержание химически связанной воды при гидратации белита. Условно принять, что в результате реакции образуется 2СaO×SiO₂×4H₂O.

3.50. Определить содержание химически связанной воды для цементного камня, приготовленного из портландцемента, имеющего минералогический состав: С₃S – 50%, C₂S – 25%, С₃А – 5%, C₄AF – 18%. Указать конечные продукты клинкерных минералов.

 

3.51. Какое количество мылонафта III сорта (гидрофобная добавка), гипса, трепела и клинкера потребуется для получения 10 т гидрофобного портландцемента. Установлено, что при помоле нужно вводить в мельницу 0,15% мылонафта от веса клинкера, 5% двуводного гипса и 10% трепела.

3.52. Сколько нужно взять каустического доломита вместо 1 кг каустического магнезита, чтобы получить вяжущее вещество одинаковой активности. Каустический доломит содержит 8% примесей по массе.

3.53. При гидратации и гидролизе трехкальциевого силиката (минерала цементного клинкера) образуются двухкальциевый гидросиликат и гидроксид кальция. Написать уравнение реакции и рассчитать, какое количество Cа(ОН)₂ образуется из 22,8 г 3СаО·SiO₂.

3.54. Сколько (м³) песка (ρ = 1,40 кг/дм³) надо смешать с гашеной известью, полученной из известняка массой 20 т с массовой долей карбоната кальция, равной 94,6 %, для приготовления тощего известкового строительного раствора в соотношении 1:5 (чего к чему?) перед затворением этой смеси водой. Зачем в известь добавляют песок?

3.55. Сколько тепла выделяется при гашении 5 кг извести, содержащей 80% активной CaO, если каждый кг/моль CaO выделяет при гашении 65,1 кДж тепла?

3.56. На приготовление известково-песчаного кладочного раствора израсходовано 150 кг гашеной извести. Написать уравнение твердения известкового раствора и рассчитать, сколько литров СО₂ (н. у.) пошло на карбонизацию 100 кг гашеной извести.

3.57. Для связывания растворимых солей (сульфатов) в глине, в керамическую шихту вводится карбонат бария. Написать уравнение реакции взаимодействия сульфата натрия с ВаСО₃, рассчитать какое его количество, необходимо для нейтрализации 142 г Na₂SO₄, содержащегося в глиномассе.

3.58. Кальцит разлагается при нагревании на оксид кальция и оксид углерода (IV). Какая масса кальцита, содержащего 90 % мас. карбоната кальция, потребуется для получения 7,0 т негашеной извести?

3.59. Хлорид бария вводится в глиномассу для связывания растворимых сульфатов. Найти формулу кристаллогидрата хлорида бария, зная, что 36,6 г хлорида при прокаливании теряет в массе 5,4 г.

3.60. Антрацит используется при обжиге глиняного кирпича. Установлено, что при сжигании 3 г антрацита выделяется 5,3 л СО₂, измеренного при н. у. Сколько процентов углерода (по массе) содержит антрацит?

3.61. Какое количество (т) известняка, содержащего примеси (3,85%), потребуется для получения огнеупорного высокоглиноземистого цемента массой 25 т, минеральный состав которого соответствует формуле CaO∙2Al₂O₃ (получают высокотемпературным обжигом смеси чистого оксида алюминия с известняком).

3.62. Сколько гашеной извести (в процентах к использованному известняку) можно получить из известняка, содержащего 2 % мас. примесей?

3.63. Оконное стекло содержит 13,0 % мас. оксида натрия, 13,7 % мас. оксида кальция и 73,3 % мас. оксида кремния. Определить молекулярный состав такого стекла.

3.64. Антрацит используется при обжиге глиняного кирпича. Установлено, что при сжигании 3 г антрацита выделяется 5,3 л СО₂, измеренного при н. у. Сколько процентов углерода (по массе) содержит антрацит?

3.65. Определить, сколько получится негашеной и гидратной извести из 50 т известняка, если естественная влажность известняка составляет 5 %, а содержание в нем CaO – 85 %.

3.66. При обжиге 100 кг известняка выделилось 18 м³ оксида углерода (IV). Сколько примесей, % мас., содержится в исходном материале (н. у.)?

3.67. Определить массы SiO₂ и соды, которые потребуются для получения 1 кг растворимого стекла, состоящего только из метасиликата натрия.

3.68. Определить массовые доли оксидов (%), составляющих оконное стекло, Na₂O·CaO·6SiO₂.

3.70. Сколько полуводного гипса получится после термической обработки 25 т гипсового камня?

3.71. Рассчитать сколько получится негашеной и гидратной извести из 32 т известняка с содержанием СаО - 85% и естественной влажностью 8%.

3.72. Сколько получится известкового теста, содержащего 50% воды, из 2 т извести-кипелки, имеющей активность 85%?

3.73. Определить выход сухой извести-кипелки из 22 т известняка содержащего 6,7% глинистых примесей.

 

3.74. Производится обжиг 300 т известняка, имеющего влажность 9 %, содержание глинистых примесей б % и песчаных примесей 4%. Каковы масса и сорт получаемой комовой извести?

3.75. Сколько можно получить гидроксида кальция (пушонки) с влажностью 5 % при гашении 35 т негашеной извести с активностью 80 %?

3.76. Сколько полуводного гипса можно получить после термической обработки 150 т гипсового камня, содержащего 6,7% примесей?

3.77. Определить количество связанной воды при полной гидратации 1 т полуводного гипса.

3.78. Сколько потребуется каменного угля с калорийностью 6300 ккал/кг, что бы получить 20 т негашеной извести из чистого известняка. Известно, что на разложение 1 моль известняка требуется 42,5 ккал.

3.79. Определить, какое количество полуводного гипса может получиться в результате термической обработки 50 т гипсового камня?

3.80. Образец клинкера портландцемента массой 100 г обработали с целью анализа крепкой соляной кислотой, в результате чего образовался AlCl₃ массой 10,68 г и FeCl₃ массой 6,50 г. Вычислить массовые доли алюминатной фазы С₃А и целлита C₄AF в образце клинкера по результатам анализа.