SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE 3

Temat: Wyznaczanie izotermy adsorpcji Freundlicha.

Adsorpcja jest to proces zagęszczania substancji poprzez wiązanie się cząsteczek, atomów lub jonów na powierzchni lub granicy faz fizycznych. Adsorbentem nazywamy substancję która przyjmuje, a adsorbatem substancję gromadzącą się na powierzchni. Adsorpcja może mieć charakter chemiczny lub fizyczny.

Adsorpcja chemiczna charakteryzuje się występowaniem tylko jednej warstwy zaabsorbowanych cząsteczek. Jest ona dosyć powolna i wymaga dużych nakładów energii. Ciepło adsorpcji jest tego samego rzędu co ciepło wiązań chemicznych i maleje wraz ze wzrostem stopnia pokrycia powierzchni adsorbenta.

Adsorpcja fizyczna jest na ogół procesem odwracalnym. Składa się z więcej niż jednej warstwy zaabsorbowanych cząsteczek, między którymi występują siły van der Waales’a. Jest zazwyczaj szybka, a ciepło adsorpcji fizycznej zbliżone jest do ciepła kondensacji adsorbatu.

Izoterma adsorpcji to zależność ilości zaadsorbowanej substancji od stężenia lub ciśnienia adsorbatu przy ustalonej temperaturze. Wyróżniamy izotermę adsorpcji Langmuira oraz izotermę adsorpcji Freundlicha.

Izoterma adsorpcji Langmuira zakłada, że na powierzchni adsorbentu występuje pewna ilość centrów adsorpcji, czyli miejsc które zdolne są do zaabsorbowania tylko jednej cząsteczki. Ponad to Langmuir założył, że szybkość adsoprcji zależna jest od ciśnienia gazu i powierzchni nieobsadzonej. Ta teoria sprawdza się w adsorpcji chemicznej, ale w adsorpcji fizycznej zawodzi.

Izoterma adsorpcji Freundlicha zakłada, że jeżeli cząsteczki w warstwie adsorpcyjnej charakteryzują się ruchliwością to na początku obsadzone są te centra absorpcji, które mają największą wartość energetyczną, następnie te o mniejszej.

XNr	C0	E0	Ek	Ck	log[(C0-Ck)/m]	log C0
1	100%	1.172	0.193	13%	0.94	2.00
2	75%	0.866	0.074	2.50%	0.86	1.88
3	56.25%	0.647	0.101	4.50%	0.71	1.75
4	42%	0.495	0.049	0%	0.63	1.63
5	32%	0.401	0.064	0.50%	0.49	1.50
6	24%	0.305	0.068	0.75%	0.36	1.38
7	18%	0.26	0.062	0.25%	0.24	1.25
8	13%	0.225	0.068	0.75%	0.10	1.13

Przykładowe obliczenie C₀ :

1. C = 100%, zakładając że w 200ml – 200g _substancji

200ml – 50ml = 150ml

150 *100% / 200 = 75%

2.

Przykładowe obliczenie log[(C₀ –C_k)/m] :

1. Log[(100%-13%)/0,1]=0,94

Przykładowe obliczenie log C₀ :

1. Log100 = 2

X

6.

7.

Logk = -0,95

K = 10 ^-0.95 = 0.11

8.

Najczęściej przyjmuje się , że 0,2 < 1/n < 0,9. Według naszych obliczeń 1/n = 1 , widać tu więc niewielkie odchylenie od prawidłowej wartość. Im wartość 1/n jest bliższa zeru, tym większe jest powinowactwo adsorbatu do adsorbentu. Błędy w obliczeniach mogą wynikać z różnego naciągu gruszki do pipetowania lub też pipeta do wypełnienia kuwet mogła być zabrudzona.

Absorpcja barwnika z roztworu za pomocą węgla aktywnego

Na sorbencie adsorbują się zarówno cząsteczki substancji rozpuszczonej, jak i cząsteczki rozpuszczalnika, a jednocześnie oba te rodzaje cząsteczek oddziałują na siebie. Cząsteczek rozpuszczalnika jest z reguły więcej, dlatego osiągają one na powierzchni adsorbatu przewagę nawet wówczas, gdy adsorbują się dużo gorzej od cząsteczek substancji rozpuszczonej. Węgiel aktywny jest adsorbentem hydrofobowym, tzn. że jest źle zwilżany. Ze względu na duże napięcie międzyfazowe, na węglu aktywnym cząsteczki wody adsorbują się źle, cząsteczki zaś substancji rozpuszczonej – dobrze.