1. Wstęp teoretyczny

Adsorpcja chemiczna zachodzi pod wpływem wiązań chemicznych, które cechuje duże ciepło adsorpcji oraz trudne usuwanie jednocząsteczkowych warstw chemisorbowanych.

Adsorpcja fizyczna uwarunkowana jest siłami Van der Waalsa, charakteryzując się niewielkim ciepłem adsorpcji, odwracalnością procesu i tworzeniem się w odpowiednich warunkach ciśnienia i temperatury warstw adsorpcyjnych o grubości średnic adsorbowanych cząstek.

Równanie izotermy adsorpcji Freunlicha

gdzie :

x - masa substancji zaadsorbowanej

m - masa adsorbenta

- adsorpcja właściwa

c - stężenie równowagowe substancji w fazie objętościowej

K i n - stałe charakterystyczne dla danego układu w danej temperaturze

Powierzchnię właściwą adsorbentu obliczamy ze wzoru :

gdzie:

n_MAX - liczba moli zaadsorbowanej substancji przy całkowitym pokryciu powierzchni adsorbentu

N_A - liczba Avogadro

S - powierzchnia zajmowana przez zaadsorbowaną cząsteczkę

2. Wykonanie ćwiczenia

Na początku musieliśmy przygotować odpowiednie roztwory kwasu octowego CH₃COOH o następujących stężeniach:

Próbka 1 - 0,3

Próbka 2 - 0,15

Próbka 3 - 0,1

Próbka 4 - 0,05

Następnie z dwóch pierwszych próbek pobraliśmy po 10 ml, a z dwóch następnych po 25 ml roztworów kwasu miareczkując 0,1 molowych roztworem NaOH otrzymując wyniki:

Nr próbki	Stężenie CH3COOH	Objętość próbki [cm^3]	Objętość r-ru NaOH zmiareczkowanego [cm^3]
1	0,3	10	29,6
2	0,15	10	14,7
3	0,1	25	29,7
4	0,05	25	13,1

Węgiel Aktywny został wcześniej przygotowany(przez prowadzącego zajęcia), dlatego nie znamy dokładnych mas próbek. Zakładamy że ważyły 1g.

Następnie do każdej próbki, w której znajdował się węgiel aktywny wlaliśmy 15 ml kwasu (0,3; 0,15; 0,1; 0,05 mola). Mieszaliśmy próbki przez 20 minut. Roztwory zostały następnie przesączone przez bibułę. Pobraliśmy po 10 ml przesączonego roztworu i miareczkowaliśmy go 0,1 molowym roztworem NaOH w obecności fenoloftaleiny

Nr próbki	Stężenie CH3COOH	Objętość próbki [cm^3]	Objętość r-ru NaOH zmiareczkowanego [cm^3]
1	0,3	10	19,6
1	0,15	10	7,5
1	0,1	10	5,6
1	0,05	10	1,1

3. Opracowanie wyników

Obliczamy stężenie kwasu przed i po adsorpcji na węglu aktywnym

przed adsorpcją dla próbki 1:

po adsorpcji dla próbki 1:

=0,196

Następnie obliczamy różnicę pomiędzy stężeniami kwasu octowego przed i po adsorpcji, dzięki czemu uzyskujemy ilość kwasu octowego zaadsorbowaną na węglu aktywnym.

=0,296-0,196=0,1

w przeliczeniu na gramy :

x=0,06 g

Następnie obliczam stosunek masy roztworu zaadsorbowanego do masy adsorbenta

=0,06

logarytm z tego stosunku

= -1,2218

logarytm ze stężenia

= -0,7077

Wyniki obliczeń znajdują się w tabeli poniżej

nr próbki	c	c1	x [g]				masa adsorbera [g]
1	0,296	0,196	0,060	0,060	-1,2218	-0,7077	1
2	0,147	0,075	0,043	0,043	-1,3645	-1,1249	1
3	0,119	0,056	0,038	0,038	-1,4239	-1,2518	1
4	0,052	0,011	0,026	0,026	-1,6091	-1,9586	1

Prosta regresji:

y=0,307x-1.0178

czyli

a= 0,307

b= -1,0178

Stała K według wyprowadzenia:

3,2573

log K= -1,0178

K=0,0959

4. Wnioski

Jak widać na wykresie zależności log(x/m)=f(logc) wraz ze wzrostem stężenia kwasu octowego wzrasta adsorpcja na węglu aktywnym, czyli wzrost stężenia ma istotny wpływ na adsorpcję.

---