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.