№ 11 Зертханалық жұмыс

№ 11 Зертханалық жұ мыс

Тақ ырыбы «Қ атты дене мен электролит емес қ ос ертінді арасындағ ы адсорбцияны зерттеу»

Жұ мыс мақ саты: Қ ос ерітінді - қ атты дене арасындағ ы Гиббстік (артық ) адсорбцияны анық тау; адсорбция кезіндегі ерітінді қ ұ рамының ө згерісі бойынша, ерітінді қ ұ рылымының Гиббстік адсорбциясын есептеу; артық адсорбция шамасының изотермасын тұ рғ ызып жә не оларды талдау.

Теориялық кіріспе:

Сұ йық ерітіндіден еріген зат адсорбент бетіне адсорциялануы ү шін ол қ атты дене бетіндегі еріткіш молекулаларын ығ ыстырып шығ аруы, яғ ни молекулалық алмасу адсорбциясы жү руі тиіс. Демек, қ атты дененің бетіне ерітіндіден бір мезгілде екі компонент адсорбциялануы мү мкін.

Жалпы қ атты дене бетіне ерітіндіден адсорбциялану қ ұ былысын 1) электролит емес заттардың адсорбциясы; 2) электролиттердің адсорбциясы деп екі топқ а бө леді. Электролит емес заттардың ерітіндідегі адсорбциясы-молекулалық адсорбция болып табылады. Ерітіндіде адсорбция процесі жү ргенде еріген заттың молекуласымен қ атар еріткіштің де молекуласы адсорбцияланады. Қ атты адсорбенттің ө зіне ерітіндіден еріген жә не еріткіш молекулаларын адсорбциялағ андағ ы олардың шамасы, еріген заттың концентрациясы мен олардың адсорбциялайтын қ абілетіне байланысты.

Ерітіндідегі молекулалық адсорбцияның изотермасын кескіндеуге болады. Оның абцисса осіне адсорбцияғ а дейінгі еріген заттың концентрациясы, ал ордината осіне меншікті адсорбция мә ні қ ойылғ ан:

(С₀ –С)/m)

Мұ ндағ ы, С₀– адсорбцияғ а дейінгі еріген заттың концентрациясы, С – адсорбциядан кейінгі заттың концентрациясы, m – адсорбенттің концентрациясы.

А. Ребиндер полюстілікті тең естіру ережесін ұ сынды: егер берілген С затының полюстілігі (Е_с) диэлектрлік ө ткізгіштікпен сипатталып, оның мә ні А жә не В заттары полюстілігінің аралығ ында болса, онда адсорбция жү реді, яғ ни Е_А> Е_с> Е_в немесе Е< Е< Е шарты орындалғ анда адсорбция қ ұ былысы болады екен. Берілген заттың полюстілігі ерітіндідегі еріген зат пен еріткіш полюстілігінің араларында болса, онда ә уелгі берілген зат осы ерітіндіде адсорбцияланады. Полюстілікті тең естіру ережесіне сү йене отырып, еритін зат пен еріткіш полюстіліктерінің айырмасы артық болғ ан сайын, яғ ни еритін заттың ерігіштігі тө мен болғ ан сайын, ол жақ сы адсорбцияланады деген қ орытынды жасауғ а болады. Сол сияқ ты полюстілікті тең естіру ережесіне негіздей отырып, қ атты дене – сұ йық жанасу шегіне орналасқ ан БАЗ молекулаларының бағ ытталу ретін, бағ ытын тү сіндіруге болады. Мұ ндай жү йелерде БАЗ-дың полюсті бө лігі полюсті фазағ а, ал оның полюссіз бө лігі фазағ а бағ ытталады. Мысалы, БАЗ ерітінділерін кө мір не силикагель сияқ ты заттармен адсорбциялағ анда, ондағ ы молекулалар ө з полюстілігін фаза полюстілігіне бағ ыттайды. Ондағ ы гидрофобты (полюссіз) фаза – активтелген кө мірге, ал гидрофилді (полюсті) бө лігі суғ а қ арай бағ ытталғ ан. Ал енді полюссіз ерітіндіден силикагель арқ ылы адсорбциялағ анда, онда еріген БАЗ молекуласының полюсті (гидрофилді) бө лігі силикагельге, ал полюссіз (гидрофобты) бө лігі бензолғ а бағ ытталады.

Қ атты адсорбентте адсорбцияның ү ш тү рі кездесуі мү мкін: оң адсорбция, мұ нда адсорбент бетіне (ү стіне) еріткіштен гө рі, онда еріген зат кө бірек адсорбцияланады; теріс адсорбцияда еріген заттан гө рі еріткіш артық адсорбцияланады; ал еріген заттың концентрациясы ерітінді кө лемінде де, адсорбент ү стінде де бірдей болса, онда адсорбция болмайды. Ә рине, бұ л ү ш тү рлі жағ дайда кездесетін адсорбцияның арасындағ ы оң адсорбцияның қ олданылмақ мә ні, орны ерекше.

мысалы активтелген кө мір секілді аса ұ нтақ ты ә рі борпылдақ келетін заттарды адсорбент ретінде пайдаланғ анда, адсорбциялық тепе-тең дік бірден орнамайды. Ә детте, қ олданылмалық жағ дайдағ ы мұ ндай адсорбциялық қ ұ былыстың тепе-тең дік орнауын тездету мақ сатымен оны тез жә не тоқ таусыз араластырады. Қ атты адсорбенттердің еріген заттарды адсорбциялауы мына ережеге бағ ынады: еріткіш адсорбент бетіне жақ сы жұ ғ ысқ ан сайын, осы беттегі берілген еріткіште еріген зат молекулаларының адсорбциясы аз жә не еріткіш қ атты бетке нашар жұ қ са, онда осы беттегі еріген зат молекулаларының адсорбция шамасы аса ү лкен мә нде бола бермейді.

Эксперимент ә дістемесі:

Аспаптар мен ыдыстар: рефрактометр, сыйымдылығ ы 50 мл ө лшеуіш колбалар, 100 мл жай колбалар, 50 мл бюреткалар, 25 мл пипеткалар.

Реактивтер: адсорбент (белсенділенген кө мір), ө зара араласатын сұ йық тар.

Жұ мыс барысы: Ө лшеуіш колбаларда екі сұ йық тың ә р тү рлі қ атынастағ ы, атап айтқ анда бірінші сұ йық тың таза ө зінен бастап, бірте-бірте оның мө лшеріне азайта келіп, соң ғ ы ыдыста ол жоқ, тек екінші сұ йық қ ана болатындай жә не керісінше етіп, 10 қ оспа ерітіндісін ә зірлейді. Бұ л ерітінділердің ә рқ айсысынан пипетка кө мегімен 25 мл алып, оларды жай колбаларғ а қ ұ йып, оларғ а ү стінен 1, 0 г белсенді кө мір салады. Сосын оларды тығ ындармен тығ ындап, бір сағ атқ а қ алдырып, оларды оқ та-текте араластыра шайқ ап тұ рады. Бір сағ аттан кейін, адсорбциялық тепе-тең дік орнады деп есептелінеді де, енді олардың сыну кө рсеткіші n^d₀ жә не n^d₁ анық тайды. Мұ нан кейін Гиббстік адсорбцияны есептейді.

n_{0. 1}= V₁P₁/M₁; n_{0. 2}= V₂P₂/M₂; n₀= n_{0. 1}+ n_{0. 2}(1)

x_{0. 1}= n_{0. 1}/ n_{0. 1}+n_{0. 2}; x_{0. 2}= n_{0. 2}/ n_{0. 1}+ n_{0. 2} (2)

мұ ндағ ы n_{0. 1}жә не n_{0. 2}-ә рбір қ оспадағ ы екі сұ йық тың жалпы молдік саны; x_{0. 1} жә не x_{0. 2} - ә рбір қ оспадағ ы екі сұ йық тың адсорбцияғ а дейінгі молдік ү лесі; V₁ жә не V₂- ерітіндідегі бірінші жә не екінші сұ йық тың кө лемі; P₁ жә не P₂ - алынғ ан сұ йық тардың тығ ыздығ ы; М₁ жә не М₂–берілген сұ йық тардың молекулалық салмағ ы.

№ кесте. Гиббстік адсорбцияғ а қ ажетті деректерді кестеге жинақ тайды.

Колбалар реті

V₁ _мл

V₂ мл

n^d₀

n^d₁

n_{0. 1}

n_{0. 2}

n₀

X_{0. 1}

X_{0. 2}

X₂

∆ x₂ =X_{0. 2} X₂-

Г₂=∆ x₂· n₀/m моль/г

Алынғ ан мә ліметтер бойынша, қ ос сұ йық ерітіндісінің қ ұ рамына байланысты (екінші сұ йық тың молдік ү лесі) болатын сыну кө рсеткішінің n^d₀ қ алыптастырушы сызба тұ рғ ызады. Сосын осы сызбадан, адсорбциядан кейінгі қ оспа қ ұ рамын анық тайды, яғ ни қ ұ рылымдардың (х₁+ х₂= 1) х₁жә не х₂ молдік ү лесін.

Ә рбір қ ұ рылымның адсорбцияғ а дейінгі жә не одан кейінгі молдік ү лестерінің арасындағ ы айырмасын есептейді:

∆ х₁ = X_{0. 1}- х₁; ∆ х₂ = X_{0. 2}- х₂; (3)

Мұ ндағ ы ∆ х мә нінде тұ рғ ан белгі, гиббстік адсорбцияның оң не теріс екендігін кө рсетеді.

Сонан соң (3) тең деу бойынша гиббстік адсорбцияны есептейді де Г₂=ƒ (х₂) немесе Г₁=ƒ (х₁) координатта адсорбция кезіндегі ерітінді қ ұ рамының изотермаларын тұ рғ ызады. Алынғ ан мә ліметтерді талдайды. Тә жірибе жә не есептеу кезінде алынғ ан деректерді жоғ арыдағ ы кестеге жинақ тайды.

⇐ Предыдущая 23 24 25 26 272829 30 31 32 Следующая ⇒