Fizyka Techniczna Wydział Fizyka Techniczna Kierunek |
Martyna Stańczuk Imię i Nazwisko |
26.10.12 Data wykonywania ćwiczenia |
|---|---|---|
Nr grupy: 6 Nr zespołu: 3 |
11 Nr ćwiczenia |
…………………………………………….. Nazwisko Prowadzącego |
Temat ćwiczenia: Absorbcja na granicy faz: ciało stałe – ciecz. Wyznaczanie izotermy absorpcji na węglu aktywnym
Cel ćwiczenia: Wyznaczenie współczynników równania izotermy adsorpcji Freundlicha dla procesu adsorpcji wybranego barwnika z roztworu na węglu aktywnym.
Pomiary
Roztwór roboczy
| Objętość | 1ml | 2ml | 4ml | 8ml | 10ml |
|---|---|---|---|---|---|
| stężenie | 2,5*10-6 | 5*10-6 | 1*10-5 | 2*10-5 | 2,5*10-5 |
| absorbancja | 0,05 | 0,105 | 0,195 | 0,41 | 0,455 |
Roztwór podstawowy + węgiel aktywny
| Masa węgla aktywnego | 0,02g | 0,04g | 0,06g | 0,08g | 0,09g | 0,1g |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Wynik pomiaru | 0,41 | 0,315 | 0,295 | 0,23 | 0,2 | 0,195 |
Obliczenia
Stężenia próbek przed absorbcją
Roztwór roboczy
Próbki robocze:
I 1ml
II 2ml
III 4ml
IV 8ml
V 10ml
Wyznaczenie stężeń roztworów po absorbcji (korzystając z regresji liniowej)
y = 18633x + 0, 0101
$$x = \ \frac{y - 0,0101}{18633}$$
Przykładowe obliczenia dla pierwszej próbki:
$$x = \ \frac{0,41 - 0,0101}{18633} = 2,14*10^{- 5}$$
| Masa węgla aktywnego | 0,02g | 0,04g | 0,06g | 0,08g | 0,09g | 0,1g |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Stężenie roztworu | 2,14*10-5 | 1,63*10-5 | 1,52*10-5 | 1,18*10-5 | 1,01*10-5 | 9,9*10-6 |
| absorbancja | 0,41 | 0,315 | 0,295 | 0,23 | 0,2 | 0,195 |
| Nr | C0 [mol/dm3] | C[mol/dm3] | x= C0-C | m[g] | x/m | log c | log (x/m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. 2. 3. 4. 5. 6. |
2,5*10-5 2,5*10-5 2,5*10-5 2,5*10-5 2,5*10-5 2,5*10-5 |
c= 2,14 *10-5 c= 1,63 *10-5 c= 1,52 *10-5 c= 1,18 *10-5 c= 1,01 *10-5 c= 9,9 *10-6 |
0,36*10-5 0,87*10-5 0,98*10-5 1,32*10-5 1,49*10-5 1,51*10-5 |
0,02 0,04 0,06 0,08 0,09 0,1 |
0,18*10-3 0,2175*10-3 0,163*10-3 0,165*10-3 0,166*10-3 1,51*10-4 |
-4,669 -4,788 -4,818 -4,928 -4,995 -5,004 |
-3,74 -3,66 -3,788 -3,782 -3,78 -3,82 |
Wyznaczenie współczynników k i n
Obliczam regresje liniową która ma wartość
y = 0, 2093x − 2, 7375
Współczynnik kierunkowy prostej jest równy odwrotności stałej n
$$\frac{1}{n} = 0,2093$$
n = 4, 778
Punkt przecięcia prostej z osią y wyznacza wartość LgK
logk = −2, 7375
k = 10−2, 7375
k = 1, 83 * 10−3
Wyznaczenie współczynników n i k metodą graficzną
$$tg\alpha = \frac{y_{2} - y_{1}}{x_{2} - x_{1}} = \frac{1}{n}$$
x1 = −4, 995 y1 = −3, 78
x2 = −5, 004 y2 = −3, 82
$$\frac{1}{n} = \frac{- 3,82 + 3,78}{- 5,004 + 4,995}$$
$$\frac{1}{n} = \frac{- 0,04}{- 0,009}$$
$$\frac{1}{n} = 4,44$$
n = 0, 2252
$$\log\frac{x}{m} = logk + \frac{1}{n}\text{logc}$$
$$logk = log\frac{x}{m} - \frac{1}{n}\text{logc}$$
| Próbki | LogK |
|---|---|
| I | 16,99 |
| II | 11,462 |
| III | 12,002 |
| IV | 11,862 |
| V | 11,785 |
| VI | 11,956 |
Wartość średnia
LogK = 12,676
K = 4,74*1012
Równanie Freundlicha
| Metoda najmniejszych kwadratów | $$\mathbf{\log}\frac{\mathbf{x}}{\mathbf{m}}\mathbf{=}\mathbf{- 2,7375 +}\mathbf{0,2093}\mathbf{\text{logc}}$$ |
|---|---|
| Metoda graficzna | $$\mathbf{\log}\frac{\mathbf{x}}{\mathbf{m}}\mathbf{= 12,676}\mathbf{+ 4,44logc}$$ |
Wykresy
Wnioski
Wyznaczone współczynniki n metodą graficzną oraz najmniejszych kwadratów różnią się znacznie od siebie. W przypadku współczynnika k różnica jest o wiele większa.
Możemy zauważyć niewielką rozbieżność pomiarów absorbancji. Wszelkie błędy mogły zostać spowodowane nienależytą czystością lub niedokładnością pomiarów spowodowaną rozregulowaniem się spektrofotometru po wcześniejszym wyskalowaniu.
Podczas przebiegu ćwiczenia dało się zauważyć, iż ogromny wpływ na poprawność wykonywanego ćwiczenia i wyniki ma używanie niezabrudzonych przyrządów pomiarowych i dokładność wykonujących ćwiczenie. Odstępstwa od tych reguł powodują błędy(złe wyniki pomiarowe) i sprawiają trudności w obliczeniach.