Лабораторна робота 4

ТЕМА. Вимірювання адсорбції оцтової кислоти на поверхні вугілля

МЕТА – ознайомитися з адсорбцією на межі рідкої та твердої фаз. Побудувати ізотерму адсорбції і визначити константи в рівнянні Фрейндліха.

Матеріали і реактиви: активоване вугілля, фільтрувальний папір, лійки для фільтрування, колби об′ємом 50 см³, бюретки, конічні колби, піпетки, мірна колба місткістю 1000 см³, 0,1 н розчин їдкого натру, спиртовий розчин фенолфталеїну, 2 н розчин СН₃СООН.

 

Хід визначення

1. В чотири пронумеровані колби вносять по 50 см³ дистильованої води. В першу колбу доливають 50 см³ 2 н розчину СН₃СООН, перемішують. Потім відбирають з неї 50 см³ розчину і переносять в другу колбу, перемішують. Із другої колби відбирають 50 см³ розчину і переносять в третю, перемішують, а потім із третьої знову відбирають 50 см³ розчину і переносять в четверту, перемішують, відбирають 50 см³ розчину і виливають. Отримали серію розчинів, концентрації яких вдвічі менші, ніж концентрації попередніх розчинів.

2. Визначають точну концентрацію оцтової кислоти в кожній із колб. Для цього відбирають піпеткою 2 см³ розчину оцтової кислоти і титрують 0,1 н розчином NaOH за фенолфталеїном. Концентрацію оцтової кислоти (С₀) розраховують за формулою

(1)

де V_л – об’єм лугу NaOH, що пішов на титрування, V_к – об’єм кислоти взятий для титрування (2 мл), С_л – нормальна концентрація лугу NaOH, (0,1 н)

3. Результати заносять до таблиці 4.1 в графу С₀.

Таблиця 4.1 Данні для розрахунку коефіцієнтів у рівняння Фрейндліха та побудові ізотерми адсорбції в звичайному та логарифмічному вигляді.

Номер колби	С0, моль/л	Сі, моль/л	Х, моль	Х/m, моль/кг	lgCi	X lg----- m
1
2
3
4

4. До всіх чотирьох колб додають по 1г активованого вугілля і залишають на 40 хв, періодично струшуючи.

5. Готують чотири чисті колби з лійками та сухими фільтрами. Через 40 хв від початку адсорбції фільтрують усі 4 розчини. Перші мл фільтрату відкидають.

6. Визначають рівноважні концентрації оцтової кислоти. Для цього відбирають по 2 мл фільтрату із кожної колби і титрують окремо 0,1 н NaOH за фенолфталеїном. Розраховують концентрацію оцтової кислоти по формулі (1) і результати заносять до таблиці 4.1 в графу С_і.

7. Число молей поглинутої кислоти (Х) визначають за формулою

Х = (С₀ – С_і) V.

де V – об’єм кислоти 50 мл.

8. Показник адсорбції (X/m) визначають як кількість (моль) кислоти адсорбованих 1 кг вугілля (моль/кг)

9. На основі одержаних даних будують ізотерми адсорбції Фрейндліха в координатах (Х/m – С_і) та логарифмічному вигляді (lgХ/m – lgС_і).

Х\m lgX/m Сі lgCi

Рис.4.1 Залежність показника адсорбції (Х/m або lgX/m) від рівноважної концентрації кислоти в розчині адсорбату (Сі або LgСі)

10. Визначають коефіцієнти в рівнянні Фрейндліха.

11. Записують рівняння Фрейндліха для адсорбції оцтової кислоти на активованому вугіллі.

12. На основі визначення констант в рівнянні Фрейндліха прогнозувати величину адсорбції при рівноважній концентрації кислоти в розчині 0,75 моль/л

 

Питання для самоперевірки

1. Адсорбційні процеси на межі поділу фаз рідина – газ. Рівняння Гібса. Вплив чинників на адсорбцію.

2. Адсорбційні процеси на межі поділу фаз рідина - тверде тіло.

3. Залежність адсорбції від концентрації (ізотерма адсорбції, рівняння Фрейндліха, рівняння Ленгмюра).

4. Адсорбція із розчинів слабких електролітів.

5. Обмінна адсорбція.

6. Визначення адсорбції оцтової кислоти на активованому вугіллі.

7. Практичне використання процесу адсорбції.

8. 50 мл розчину оцтової кислоти з концентрацією 0,1 моль/л збовтували з 5 г активованого вугілля. Адсорбент відфільтрували. На титрування 10 мл фільтрату витратилося 15 мл NaOH з концентрацією 0,05 моль/л. Визначити величину адсорбції.