Sprawozdanie nr 1

Wyznaczanie izotermy adsorpcji dla układu ciecz-ciało stałe.

1. Cel ćwiczenia

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

2. Zakres ćwiczenia

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

3. Odczynniki i aparatura

• Roztwór kwasu octowego (CH₃COOH) o stężeniu c=0,520mol/dm³

• Roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężeniu c=0,1mol/dm³

• Fenoloftaleina- wskaźnik

• Węgiel aktywny

• Zestaw do miareczkowania

• Wytrząsarka laboratoryjna

• Szkło laboratoryjne:

• 6 kolbek miarowych o pojemności 100 cm³

• 6 kolbek stożkowych ze szlifowanym korkiem

• 6 kolbek stożkowych do sączenia

• lejki, pipety, bagietki

• Sączki z bibuły o średnie szybkości filtracji

Wykonanie ćwiczenia

W kolbach miarowych o pojemności 100 cm³ należy sporządzić sześć roztworów kwasu octowego. W tym celu należy odmierzyć do sześciu kolb odpowiednio: 60, 40, 30, 20, 10 cm³ roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,5 mol/dm³ i dopełnić do kreski woda destylowaną.

Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej należy dokładnie odważyć na folii aluminiowej sześć odważek węgla (po około 2 g każda). Następnie odważki węgla wsypać kolejno do sześciu kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek należy dodać po 50 cm³ (odmierzyć pipetą) każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamknąć szczelnie korkiem i zawartość wstrząsać przez 10 minut na wstrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączyć (nie zwilżać sączków wodą, lecz daną zawiesiną), z każdego przesączu pobrać do miareczkowania próbki o objętości 10 cm³, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego. Wszystkie miareczkowania należy powtórzyć dwa razy.

5. Opracowanie wyników

I Obliczenia dotyczące stężenia roztworów kwasu octowego przed adsorpcją:

Stężenie wyjściowego kwasu octowego (CH₃COOH)- 0,520 mol/dm³-

Objętość wyjściowego kwasu octowego- odpowiednio 60, 40, 30, 20, 10 cm³-

Objętość sporządzonego roztworu kwasu octowego- 100 cm³-

Stężenie sporządzonego roztworu kwasu octowego- C₀ [mol/dm³]

• Dla
  =60 cm³=0,06 dm³ (I roztwór)

=0,520 mol/dm³

=100 cm³=0,1dm³

• Dla
  =40 cm³=0,04 dm³ (II roztwór)

=0,520 mol/dm³

=100 cm³=0,1dm³

• Dla
  =30 cm³=0,03 dm³ (III roztwór)

=0,520 mol/dm³

=100 cm³=0,1dm³

• Dla
  =20 cm³=0,02 dm³ (IV roztwór)

=0,520 mol/dm³

=100 cm³=0,1dm³

• Dla
  =10 cm³=0,01 dm³ (V roztwór)

=0,520 mol/dm³

=100 cm³=0,1dm³

II Wyniki z ważenia:

Numer roztworu	Waga techniczna	Waga analityczna	Waga analityczna	Węgiel
		Naczyńko + węgiel [g]	Naczyńko + węgiel [g]	Naczyńko [g]	(Naczyńko + węgiel) - Naczyńko [g]
I	4,4	3,6220	1,7256	1,8964
II	4,2	3,5125	1,6052	1,9073
III	4,2	3,5406	1,5433	1,9973
IV	4,4	3,6801	1,5355	2,1446
V	4,8	4,1125	2,0162	2,0963

III Wyniki z miareczkowania:

Numer roztworu	Miareczkowanie I [cm^3]	Miareczkowanie II [cm^3]	Średnia z I i II miareczkowania [cm^3]
I	25,5	25,4	25,45
II	15,5	15,5	15,5
III	10,9	10,9	10,9
IV	5,7	5,6	5,65
V	2,3	2,4	2,35

IV Obliczenia dotyczące stężenia roztworów kwasu octowego po adsorpcji:

Stężenie wodorotlenku sodu (NaOH) - 0,1 mol/dm³- C_NaOH

Objętość wodorotlenku sodu zużyta na miareczkowanie- odpowiednio 25,45; 15,5; 109; 5,65; 2,35 cm³- V_NaOH

Objętość próbki roztworu kwasu octowego- 10 cm³-

Stężenie roztworu kwasu octowego po adsorpcji- C_rów. [mol/dm³]

• I roztwór

C_NaOH =0,1 mol/dm³

V_NaOH=10 cm³=0,01dm³

= 25,45 cm³=0,02545 dm³

• II roztwór

C_NaOH =0,1 mol/dm³

V_NaOH=10 cm³=0,01dm³

= 15,5 cm³=0,0155 dm³

• III roztwór

C_NaOH =0,1 mol/dm³

V_NaOH=10 cm³=0,01dm³

= 10,9 cm³=0,019 dm³

• IV roztwór

C_NaOH =0,1 mol/dm³

V_NaOH=10 cm³=0,01dm³

= 5,65 cm³=0,00565 dm³

• V roztwór

C_NaOH =0,1 mol/dm³

V_NaOH=10 cm³=0,01dm³

= 2,35 cm³=0,00235 dm³

V Obliczenia dotyczące X (liczby miligramów zaadsorbowanego kwasu octowego na węglu aktywnym):

[mg]

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

60- masa molowa CH₃COOH

• I roztwór

C₀=0,312 mol/dm³

C_rów.=0,2545 mol/dm³

V_k=0,05 dm³

• II roztwór

C₀=0,208 mol/dm³

C_rów.=0,155 mol/dm³

V_k=0,05 dm³

• III roztwór

C₀=0,156mol/dm³

C_rów.=0,109 mol/dm³

V_k=0,05 dm³

• IV roztwór

C₀=0,104mol/dm³

C_rów.=0,0565 mol/dm³

V_k=0,05 dm³

• V roztwór

C₀=0,052mol/dm³

C_rów.=0,0235 mol/dm³

V_k=0,05 dm³

VI Obliczenia dotyczące log
i logC_rów.:

• I roztwór

m=1,8964

x=172,5

C_rów.=254,5 mmol/dm³

log
=

logC_rów.=log254,5=2,4

• II roztwór

m=1,9069

x=159,0

C_rów.=155,0 mmol/dm³

log
=

logC_rów.=log155=2,19

• III roztwór

m=1,9973

x=141,0

C_rów.=109,0 mmol/dm³

log
=

logC_rów.=log109=2,04

• IV roztwór

m=2,1446

x=142,5

C_rów.=56,5 mmol/dm³

log
=

logC_rów.=log56,5=1,75

• V roztwór

m=2,0963

x=85,5

C_rów.=23,5 mmol/dm³

log
=

logC_rów.=log23,5=1,37

6. Zestawienie pomiarów i obliczeń

Numer roztworu	C0 [mol/dm^3]	Crów. [mol/dm^3]	m [g]	X [mg]	log	logCrów.
I	0,312	0,2545	1,8964	172,5	1,96	2,40
II	0,208	0,155	1,9069	159,0	1,92	2,19
III	0,156	0,109	1,9973	141,0	1,85	2,04
IV	0,104	0,0565	2,1446	142,5	1,82	1,75
V	0,052	0,0235	2,0963	85,5	1,61	1,37

7. Z wykresu wyznaczam logk i
   

logk=1,584

k=10^1,584=38,37

tgα=

α=51°

tg51°=

1,23=

n=0,81

Równanie Freundlicha po zlogarytmowaniu ma postać:

RÓWNANIE IZOTERMY FREUNDLICHA DLA BADANEGO UKŁADU:

6

---