Построение изотермы поверхностного натяжения и адсорбции на поверхности раздела газ-жидкость
Цель работы: Научиться экспериментально определять величину адсорбции.
Задание:определить коэффициент поверхностного натяжения р-ров изоамилового спирта; рассчитать величины адсорбции изоамилововго спирта; построить изотермы поверхностного натяжения и адсорбции на поверхности раздела газ-жидкость.
Оборудование.Прибор Ребиндерадля определения поверхностного натяжения, химический стакан вместимостью 50 мл, склянка вместимостью 200 мл, фильтровальная бумага.
Реактивы.Растворы изоамилового спирта четырех концентраций: 0,025, 0,050, 0,100 и 0,150 моль/л.
Сущность работы: Определение коэффициента поверхностного натяжения раствора изоамилового спирта методом Ребиндера. Расчет величин адсорбции на повижной границе раздела фаз.
Выполнение эксперимента:
1.Готовят прибор к работе.
2. Измеряют давление, предшествующее проскоку пузырька воздуха для эталонной жидкости(∆р0).
3. Измеряют давление, предшествующее проскоку пузырька воздуха для исследуемой жидкости (∆рi).
4. Указывают температуру эксперимента Т=
4. Расчет поверхностного натяжения проводят по формуле:
∆рi
σi = σ0(H2O) -----------------
∆р0
5.Полученные данные записывают в таблицу:
| Опыт | с, моль/л | Давление, предшествующее проскоку пузырька воздуха, мм столба толуола | Поверхностное натяжение, Н ∙ м-1 |
| 0,000 | |||
| 0,025 | |||
| 0,050 | |||
| 0,100 | |||
| 0,150 |
6. Строят график зависимости:
σ=f(cисх) (изотерма поверхности натяжения)
7.Рассчитывают величину адсорбции по уравнению:
Г = ___________________
Полученные данные записывают в таблицу:
| сср, , моль/л | ∆σ , Н ∙ м-1 | ∆с, моль/л | Г, моль/м2 |
8.Строят график зависимости:
Г=f(Ccp.) (изотерма адсорбции на подвижной границе раздел фраз)
Расчеты:
*В выводе указывают полученные результаты; анализируют зависимости величин поверхностного натяжения и адсорбции от концентрации. Делают заключение о принадлежности изоамилового спирта к ПАВ, ПИВ, ПНВ.
Вывод:
Дата __________ Занятие __________
Задания для самостоятельной работы
10.46,10.52; 10.54
Дата _________
Лабораторная работа 9.2
Измерение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле
Цель:Научиться количественно измерять адсорбцию из растворов на твердых адсорбентах.
Задание: Провести адсорбцию уксусной кислоты из ее растворов активированным углем. Установить зависимость величины адсорбции от концентрации растворов.
Оборудование и реактивы: Бюретка, конические колбы, воронки, мерные цилиндры, колбы для титрования, фильтровальная бумага. Уголь активированный, растворы уксусной кислоты (конц. от 50 до 400 ммоль/л), р-р гидроксида натрия (с=0,1 моль/л), раствор фенолфталеина в этаноле.
Сущность работы: Определение концентрации уксусной кислоты в растворе до и после проведения адсорбции. Расчет величины адсорбции ведется по разнице исходной и конечной концентраций.
Выполнение эксперимента:
1. Проводят адсорбцию уксусной кислоты на активированной угле.
2. Определяют равновесную концентрацию уксусной кислоты в фильтратах титрованием раствором гидроксида натрия до появления устойчивого слабо-розового окрашивания. Результаты титрования записывают в таблицу.
Экспериментальные данные.
| № | со(CH3COOH) ммоль/л | Результаты титрования объем, мл | с(CH3COOH) ммоль/л | Адсорбция а, ммоль/г | |
| CH3COOH | NaOH | ||||
c(NaOH) = ____________________
Обработка результатов эксперимента.По данным титрования рассчитывают равновесную концентрацию уксусной кислоты c(СH3COOH) в каждом фильтрате:
c(CH3COOH)= c(NaOH)V(NaOH)/V(CH3COOH),
где V(CH3COOH) – объем взятой для титрования пробы фильтрата (5 или 10 мл); c(NaOH) – молярная концентрация титранта; V(NaOH) – объем титранта, пошедший на титрование.
Адсорбцию рассчитывают по формуле: a= V (co– c) / m,
где c0 – исходная концентрация уксусной кислоты; ммоль/л; с – равновесная концентрация уксусной кислоты, ммоль/л; V – объем уксусной кислоты, взятой для адсорбции, л; m – масса адсорбента, г.
Строят график зависимости адсорбции от равновесной концентрации уксусной кислоты (изотерму адсорбции): а=f(c).
Для нахождения констант в уравнении изотермы Фрейндлиха его преобразуют в линейное уравнение логарифмированием: lg a=lgK+nlgc.
Для определения констант в уравнении Лэнгмюра его преобразуют в уравнение прямой линии:
1/a=1/amax+a/amax с
Рассчитывают lg a, lg c, 1/a и 1/с. По рассчитанным данным строят график зависимости lg a = f (lg c).Значения констант уравнения Фрейндлиха К и n находят графически: lg K – как отрезок, отсекаемый на оси lg a; n – как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.
Строят также график зависимости 1/а = f (1/a).Величине 1/аmax соответствует отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равен величине a/amax.
Расчеты записывают в таблицу:
| a | с | lg a | lg c | 1/a | 1/с. |
Расчеты:
Графики:
* В выводе указывают полученные результаты(амакс , α, к, n) и методы исследования.
Вывод:
Дата _____________ Занятие _______
Лабораторная работа 9.3