ĆWICZENIE A-1

Wyznaczanie izotermy adsorpcji dla układu ciecz - ciało stałe

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie izotermy adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.

Zadanie sprowadza się do wyznaczenia doświadczalnego współczynnika k i 1/n w równaniu Freundlicha dla konkretnego węgla aktywnego. Należy ustalić zależność ilości zaadsorbowanego kwasu na jednostkę masy w zależności od stężenia tego kwasu

2. Wykonanie ćwiczenia.

Odczynniki i aparatura:

1. Roztwór kwasu octowego (CH₃COOH) o stężeniu C=0,5 mol/dm³.

2. Roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężęniu C=0,1 mol/dm³.

3. Fenoloftaleina-wskaźnik.

4. Węgiel aktywny.

5. Zestaw do miareczkowania.

6. Wstrząsarka laboratoryjna.

7. Szkło laboratoryjne:

4 kolbki miarowe o pojemności 100 cm³

4 kolbki stożkowe ze szlifowanym korkiem,

4 kolbki stożkowe do sączenia,

lejki, pipety, bagietki,

8)Sączki z bibuły o średniej szybkości filtracji.

W kolbach miarowych o pojemności 100 cm³ sporządziłam cztery roztwory kwasu octowego o następujących stężeniach: 0,3; 0,20; 0,10; 0,05 mol/dm³ każdego(korzystając z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,5 mol/dm³). Otrzymane roztwory dokładnie mianowałam roztworem wodorotlenku sodowego o stężeniu 0,1 mol/dm³ wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika. W tym celu

odmierzyłam 10 cm³ (pipetą miarową ) roztworu kwasu octowego o danym stężeniu do suchej kolby stożkowej i miareczkowałam dwukrotnie. Analogicznie wykonałam miareczkowanie pozostałych roztworów kwasu octowego.

Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej dokładnie odważyłam na folii aluminiowej cztery odważki węgla (po około 2 g każda. Następnie odważki węgla wsypałam kolejno do czterech kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek dodałam po 50 cm³ (odmierzyłam pipetą) każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamknęłam szczelnie korkiem i zawartość była wstrząsana przez 10 min na wstrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączyłam, z każdego przesączu pobrałam do miareczkowania próbki o objętości 10 cm³, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego (niezaadsorbowanego).

3. Tabela z wynikami i wykres:

Co [mol/dm^3]	Crów [mmol/dm^3]	M [g]	X [mg]	LOG [mg/g]	LOG Crów [mmol/dm^3]
0,302	0,243	1,8771	177,0	1,974	2,386
0,202	0,150	1,7416	156,0	1,952	2,176
0,101	0,068	1,6494	99,0	1,778	1,832
0,050	0,031	1,5793	57,0	1,557	1,491

Miareczkowanie 1[cm^3]	Miareczkowanie 2 [cm^3]
24,4	24,3
14,9	15,0
6,6	6,8
3,2	3,1

4. Opracowanie wyników:

• Obliczam objętość wyjściową kwasu octowego:

• Stężenia roztworów przed adsorpcją: • Stężenia roztworów po adsorpcji:

C₀ =
[mol/dm³] C_rów =
[mol/dm³]

(
)

C_{0 1 =}
C_rów1 =
(243 mmol/dm³)

C₀₂ =
C_rów2 =
(150 mmol/dm³)

C₀₃ =
` C_rów3 =
(68 mmol/dm³)

C₀₄ =
C_rów4 =
(31 mmol/dm³)

• Masa próbek węgla:

M₁ = 3,7062 - 1,8291 = 1,8771 g

M₂ = 3,7662 - 2,0246 = 1,7416 g

M₃ = 3,7300 - 2,0806 = 1,6494 g

M₄ = 3,7154 - 2,1361 = 1,5793 g

• Ilość zaadsorbowanej substancji obliczam ze wzoru:

[mg]

X - liczba miligramów zaadsorbowanego kwasu octowego na węglu aktywnym.

V_kw - objętość kwasu zużyta do adsorpcji (0,05dm³)

60 - M_CH
COOH

• Obliczam logarytm postaci:

log

Log

Log

Log

Log

=

• Obliczam logarytm ze stężenia równowagowego:

Log 243 = 2,386

Log 150 = 2,176

Log 68 = 1,832

Log 31 =1,491

[logC_rów] = [mmol/dm³]

• Po zlogarytmowaniu równanie Freundlicha przyjęło postać:

log
= log k +
log C

• Z wykresu odczytuję wartości

tg α =
log k =1,475

α = 26^o

tg 26⁰ =0,4877

= 0,4877

• Po podstawieniu odczytanych z wykresu wartości równanie izotermy Freundlicha dla badanego układu przyjmuje postać:

log
=

5.Wnioski:

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia wyznaczyłam izotermę adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.

Na podstawie sporządzonego wykresu określiłam wartość współczynników k i 1/n których wartość podałam w postaci logarytmicznej.

Znając wartości tych współczynników napisałam równanie izotermy Freundlicha .

Błędy w przeprowadzonym doświadczeniu mogły wyniknąć z:

• błędu odczytania ilości zużytego NaOH podczas miareczkowania

• niedokładnego zważenia węgla aktywnego

• zaokrągleń w obliczeniach.

---