Zakład Chemii Fizycznej
Laboratorium Studenckie
Ćwiczenie 24
Cz.I .Wyznaczanie powierzchni właściwej węgla aktywnego.
Cz.II. Badanie selektywności adsorpcji.
Wyposażenie ćwiczenia
Aparatura i urządzenia: kolby miarowe 50 cm3
biureta automatyczna
waga
kolby stożkowe Odczynniki: roztwory kwasu octowego:
0,15 , 0,12 , 0,09 , 0,06 , 0,03 , 0,015 n
roztwór wodorotlenku sodowego - 0,1 n
fenoloftaleina
węgiel aktywny
Cz.I. Wyznaczanie powierzchni właściwej węgla aktywnego.
Zjawisko występuje na granicy dwóch faz , polegające na powstawaniu różnic pomiędzy przeciętnym składem wnętrza faz , a składem warstw przylegających do powierzchni rozdziału , nazywamy adsorpcją. Zachodzi ona prawie zawsze w przypadku zetknięcia się gazów lub cieczy z fazą stałą - adsorbentem.
W zależności od sił działających na cząsteczki fazy ciekłej lub gazowej w warstwie przylegającej do adsorbenta adsorpcja może mieć charakter fizyczny , uwarunkowany siłami von der Waalsa , lub chemiczny - związany z oddziaływaniem sił chemicznych.
Obydwa te rodzaje oddziaływań makroskopowo znacznie się różnią.
Adsrpcja fizyczna jest procesem odwracalnym i cechuje ją niewielki efekt cieplny. Cąsteczki substancji zaadsorbowanej mogą tworzyć w tym przypadku warstwę o grubości odpowiadającą kilku średnicom cząsteczek adorbatu.
Adsorpcja chemiczna natomiast przebiega z większym efektem cieplmym a charakteryzuje ją z reguły jednocząsteczkowe pokrycie powierzchni adsorbenta.
Proces adsorpcji kończy się wraz z ustaleniem stanu równowagi dynamicznej.
O ile szybkość adsorpcji jest skomplikowaną funkcją wielu parametrów to opis stanu równowagi układu adsorbent - adsorbat wymaga znajomości trzech wartości:temperatury , ilości substancji zaadsorbowanej oraz stężenia adsorbentu w fazie ciekłej lub gazowej.
W praktyce równowagę adsorpcji bada się przy ustaleniu jednego z parametrów , najczęściej temperatury. Zależność substancji zaadsorbowanej od stężenia równowagowego fazy ciekłej lub gazowej w stałej temperaturze przedstawia się w postaci równania lub graficznie; nazywamy ją izotermą adsorpcji. Wyznacza się ją doświadczalnie , a jej opis matematyczny jest rezultatem teoretycznych rozważań i założeńdotyczących strukury warstwy zaadsorbowanej.
Podstawowym równaniem adsorpcji jest tzw. izoterma adsorpcji Langmuira.
Dla jej wyprowadzenia Langmir założył , że na powierzchni adsorbentu znajduje się określona ilość miejsc aktywnych. Na każdym z tych miejsc może zaadsorbować się tylko jedna cząsteczka adsorbatu.
Zgodnie z tym założeniem , na pograniczu faz powinna utworzyć się jednocząsteczkowa (monomolekularna) warstwa adsorpcyjna. Siły wiążące adsorbat z adsorbentem muszA być na tyle silne , aby cząsteczki nie mogły przemieszczać siępo powierzchni.