АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ НА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ

Лабораторная работа

Цель работы: Изучить процесс адсорбции на границе жидкой и твёрдой фазы. Построить изотерму адсорбции. Определить константы в уравнении Фрейндлиха.

Оборудование и реактивы: Шесть колб на 250 мл с пробками; шесть конических колб на 250 мл без пробок; пипетка на 50 мл; пипетка на 25 мл; пипетка на 10 мл; пипетка на 5 мл; пипетка на 2 мл; пипетка на 1 мл; бюретка на 50 мл с делениями в 0,1 мл; шесть воронок для фильтрования; фильтровальная бумага; животный уголь; растворы: 2 М СН₃СООН; 0,1 М NaOH; фенолфталеин (индикатор), устройство для перемешивания растворов.

Техника безопасности: помимо общелабораторных правил техники безопасности необходимо обратить внимание на следующее. В ходе работы используется концентрированная уксусная кислота. Необходимые их количества отбирают мерным цилиндром или пипеткой. При использовании пипетки в качестве засасывающего устройства использовать грушу (ртом засасывать жидкость категорически запрещается). При попадании концентрированной кислоты на кожу необходимо сразу же смыть её струей воды. В случае необходимости обратиться к врачу. В ходе работы используется устройство для перемешивания жидкости (встряхиватель), работающее от электрического тока. Перед работой необходимо проверить наличие заземления на приборах. При работе со встряхивателем руки должны быть сухие (чтобы не ударило током). При перемешивании жидкости не допускать её выброса из колбы.

Состояние, в котором находятся молекулы в поверхностном слое твердого или жидкого тела, существенно отличается от состояния молекул в объеме тела. Из-за нескомпенсированности межмолекулярных сил молекулы поверхностного слоя имеют избыток свободной энергии Гиббса. Поэтому новые слои по многим физико-химическим свойствам (удельная энергия, плотность, вязкость, электрическая проводимость) резко отличаются от свойств фазы в глубине объема. Кроме того, состав поверхностных слоев в многокомпонентных системах отличается от состава объема фазы.

Особенности состояния поверхностных слоев определяют и такой физико-химический процесс, как сорбция – поглощение газов или растворенных веществ твердыми материалами или жидкостями.

Вещества – поглотители называют сорбентами, поглощаемые газы или растворимые вещества – сорбатами или сорбтивами.

Абсорбцией называют процесс поглощения газа или растворимого вещества всем объемом твердого тела или жидкости. Проникновение поглощаемого вещества осуществляется путем диффузии.

Адсорбция – самопроизвольное концентрирование вещества на твердой или жидкой поверхности раздела фаз.

Адсорбируемое вещество называют адсорбатом, адсорбирующее – адсорбентом. Адсорбция – поверхностный процесс, который осуществляется за счет межмолекулярных сил взаимодействия Ван-дер-Ваальса, водородных связей и электростатического взаимодействия.

Величину адсорбции (Г) принято выражать количеством адсорбированного вещества (x) на единицу поверхности (моль/м²) или на единицу массы (моль/кг) адсорбента (на практике так же используется величина удельной адсорбции – число грамм адсорбата на единицу массы адсорбента), то есть

или .

Чем больше поверхность адсорбента, тем лучше адсорбируется вещество. Любые гетерогенные процессы, например, разложение или образование твердого химического соединение, растворения твердых тел, газов и жидкостей, испарение, возгонка, а также важные процессы гетерогенного катализа и электрохимические процессы, проходят через поверхности раздела: “твердое тело-газ”, “твердое тело-жидкость”, “жидкость-жидкость” или “жидкость-газ”.