Построение изотермы поверхностного натяжения и адсорбции олеата натрия. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Построение изотермы поверхностного натяжения и адсорбции олеата натрия.



Цель работы: измерить поверхностное натяжение серии растворов ПАВ методом наибольшего давления газового пузырька; рассчитать поверхностное натяжение растворов, построить изотерму поверхностного натяжения, рассчитать площадь поперечного сечения S0 и длину молекулы ПАВ – ℓ.

Методика проведения эксперимента:

Измерение поверхностного натяжения проводят по методу наибольшего давления газового пузырька, разработанного П.А. Ребиндером.

Из полученного у преподавателя раствора поверхностно-активного вещества готовят методом разбавления серию растворов известной концентрации.

Измерение поверхностного натяжения приготовленных растворов начинают с установки капилляра прибора. Для этого в сосуд с отростком (предварительно тщательно вымытый хромовой смесью) наливают дистиллированную воду и плотно с помощью резиновой пробки вставляют капилляр таким образом, чтобы его нижний конец едва касался поверхности воды. Открывая кран аспиратора, создают разряжение в измерительном сосуде за счёт вытекания из аспиратора воды. Замечают появление у конца капилляра пробулькивающих пузырьков воздуха и регулируют скорость вытекания воды таким образом, чтобы время между проскоками отдельных пузырьков лежало в пределах 5-10 сек.

После этого замеряют ряд максимальных положений столба окрашенной жидкости в одном колене манометра и ряд минимальных положений в другом. Разница между средними значениями этих отсчётов даёт величину максимального перепада давлений. По найденной разнице h2 – h1 находят постоянную капилляра по формуле:

; где: s0 – поверхностное натяжение воды при температуре измерения (из справочника).

Аналогичным образом производится измерение D h для каждого из пяти приготовленных растворов ПАВ. Измерение начинают с самого разбавленного раствора и заканчивают исходным раствором, чтобы избежать излишнего загрязнения ячейки и облегчить её отмывку после каждого измерения.

Необходимо обратить внимание на «чистоту» проведения эксперимента, так как попадание посторонних примесей может исказить результаты.

По найденным значениям Dh для каждого из пяти растворов ПАВ вычисляется поверхностное натяжение по формуле: s = К´Dh.

Вычислив s растворов, строят изотерму поверхностного натяжения в координатах: s - С, где С – молярная концентрация растворов ПАВ. На построенной изотерме поверхностного натяжения наносят произвольно 5-6 точек (на участке наиболее выраженной кривизны) и проводят к ним касательные до пересечения с осью ординат. При построении касательной удобно воспользоваться зеркальцем с параллельными краями. Зеркальце помещают на чертеже в данной конкретной точке перпендикулярно плоскости чертежа и вращают его около данной точки до тех пор, пока кривая на чертеже будет плавно без излома переходить в своё изображение в зеркальце. По ребру зеркальца проводят радиус кривизны, перпендикуляр к которому соответствует касательной к данной точке. Тангенсы углов наклона касательных к этим точкам дают значения поверхностных активностей G = - ds /dС для концентраций соответствующих точек.

, откуда: ; .

По рассчитанным значениям адсорбции (Г) строят изотерму адсорбции и, экстраполируя полученную кривую, находят значение Гмах. (участок изотермы, параллельный оси абсцисс).

Зная значение Гмах., рассчитывают площадь поперечного сечения S0 и длину 1 молекул ПАВ.

NА = 6,02´10 23 1/моль;

, где: М – молярная масса ПАВ; r - плотность ПАВ.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.Как меняется величина поверхностного натяжения олеата натрия в зависимости от концентрации?

2. Молекулы, каких веществ могут обладать поверхностной активностью?

3. Изобразите схематично ориентацию молекул олеата натрия на границе раздела вода/воздух.

4. Какими еще методами можно определить величину поверхностного натяжения олеата натри,я кроме использованного?

ЗАНЯТИЕ 2.1.2.

ТЕМА: Адсорбция на границе раздела: твёрдое тело-газ, твёрдое тело-жидкость.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: изучив теоретические закономерности адсорбции веществ на твёрдых адсорбентах, научиться экспериментально определять величину адсорбции на твёрдом адсорбенте.

ЗНАЧЕНИЕ ИЗУЧАЕМОЙ ТЕМЫ: адсорбция лекарственных веществ является одной из стадий их метаболизма. В результате адсорбции концентрация лекарственных веществ может быть увеличена на порядок и более, что в соответствии с законами кинетики увеличивает скорость биохимических реакций, особенно ферментативных.

Адсорбенты часто используются в рецептуре аптек. Адсорбционные явления могут служить причиной несовместимости в лекарственных формах, чаще всего в порошках, микстурах, взвесях.

Адсорбентами, как правило, являются высокодисперсные вещества, нерастворимые и не всасывающиеся в организме человека (уголь, гидроксид алюминия, белая глина, растительные порошки), которые значительно снижают терапевтическую активность лекарств при одновременном их применении с алкалоидами, гликозидами и др. веществами.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

 

1. Измерение величины адсорбции на границах раздела: твёрдое тело-газ и твёрдое тело-раствор.

2. Факторы, влияющие на величину адсорбции газов и растворённых веществ.

3. Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра. Основные положения теории мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Изотерма мономолекулярной адсорбции.

4. Уравнение адсорбции Фрейндлиха. Изотерма адсорбции Фрейндлиха. Применимость уравнения Фрейндлиха.

5. Капиллярная конденсация.

6. Применение адсорбции на границе твёрдое тело-газ, твёрдое тело-раствор для очистки лекарственных веществ, для извлечения действующих веществ из лекарственного сырья.

 

Лабораторная работа:

«Построение изотермы адсорбции йода на активированном угле».

(для построения графика необходима миллиметровая бумага).

Обучающие задачи.

Задача 1. Полистирольный сульфокатионит в Н+ форме в количестве 1г внесли в раствор КС1 с концентрацией 100 моль/м3 объёмом 50 мл и смесь выдержали до равновесного состояния. Константа адсорбционного равновесия К = 2,5. Полная обменная ёмкость катионита 5 моль/кг. Определить равновесную концентрацию ионов калия в ионите.

Решение: Количество адсорбируемого вещества (К+) можно определить из уравнения Лэнгмюра и из уравнения Фрейндлиха:

Обозначим равновесную концентрацию ионов калия в растворе через x и составим уравнение:

 

 

(корень не действителен) Сравн.=0,08 моль/л.

Задача 2. Определить константы в уравнении изотермы адсорбции Лэнгмюра для растворов гексанола на основании следующих экспериментальных данных:

С .103 кмоль/м3 0,935 1,875 3,100 5,550 11,051
Г. 1010кмоль/м2 8,75 17,35 25,10 37,80 56,50

 

Решение: для нахождения констант преобразуем уравнение Лэнгмюра в уравнение прямой:

В координатах 1/Г – 1/С получаем прямую линию. Отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат, равен 1/Гmax, а угловой коэффициент 1/ Гmax ´ К. Построим график:

 

 

 

 

По графику определяем угловой коэффициент: a = 0,9 107; 1/Гmax = 0,1 . 109, следовательно, Гmax =1 10-8 кмоль/м2. К = 1,1 . 10-7.

Задача 3: На основании экспериментальных данных, полученных при изучении адсорбции бензойной кислоты углем из её раствора в бензоле при 250С, определить графически константы b и n в уравнении Фрейндлиха.

С, моль/л 0,006 0,025 0,053 0,118
х /m, ммоль/г 0,44 0,78 1,04 1,44

Решение: для определения коэффициентов в уравнении Фрейндлиха преобразуем его в уравнение прямой линии: 1g х /m = 1g b + 1/n 1g С; Для построения прямой находим 1g С и 1g х/m:

 

1g С1 = 1g 0,006 = - 2,2218 1g (х/m)1 = 1g 0,44 = - 0,3565
1g С2 = 1g 0,025 = - 1,6021 1g (х/m)2 = 1g 0,78 = - 0,1079
1g С3 = 1g 0,053 = - 1,2757 1g (х/m)3 = 1g 1,04 = + 0,0170
1g С4 = 1g 0,118 = - 0,9281 1g (х/m)4 = 1g 1,44 = + 0,1584

Строим график в координатах: 1g х/m - 1g С:

 

Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат равен 1g b, а тангенс угла наклона – 1/n.

1g b = 0,5; b = 3,16; tg a = 0,31; 1/n = 0,31; n = 3,2.

 

Задачи для самостоятельного решения.

Задача 1. При изучении адсорбции ацетона древесным активированным углем при 200С были получены следующие результаты:

концентрация ацетона в растворе, ммоль/л 2,34 14,65 88,62 177,69 268,97  
количество адсорбированного ацетона 1 г угля, ммоль/г 0,208 0,618 1,50 2,08 2,88  

 

Определить графически постоянные b и n в уравнении изотермы адсорбции Фрейдлиха и рассчитать количество ацетона, адсорбируемое 1г угля при равновесной концентрации ацетона 125 ммоль/л.

Задача 2. Анионит, имеющий -СН2SН- ионогенную группу внесли в раствор СаС12 с концентрацией 0,1 моль/л объёмом 75 мл. Масса анионита 1,5 г. Смесь выдержали до состояния адсорбционного равновесия. Константа адсорбционного равновесия К = 2,7. Полная обменная ёмкость анионита 4,4 моль/кг.

Определить равновесную концентрацию хлорид-ионов в ионите и величину адсорбции.

Задача 3. Вычислить равновесную концентрацию уксусного альдегида, если 10 г активированного древесного угля адсорбирует 25,7 ммоль уксусного альдегида. Константы в уравнении Фрейдлиха: b = 14,2; n = 1,75.

 

Лабораторная работа №2.

Построение изотермы адсорбции йода на активированном угле.

Цель работы: определить значения адсорбции йода из растворов различной концентрации на активированном угле, построить изотерму адсорбции и графически определить константы уравнения Фрейндлиха.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 976; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.206.185.68 (0.023 с.)