Адсорбция на границе жидкость – газ

СЕВМАШВТУЗ

 

 

Кафедра «Инженерной защиты окружающей среды и реновации техники».

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

 

по выполнению лабораторной работы №1

 

«Поверхностные явления. Адсорбция»

по дисциплине «Химия»

 

 

Индекс: 33.02.00 о.ф.о. 2003г.

2.4.5.

 

Количество часов,

планируемых на работу – 4 часа.

 

Северодвинск

2001г.

 

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Качественно проследить адсорбцию нескольких слабоокрашенных растворов и возможность обратного процесса десорбции; избирательной адсорбции.

II. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ:

Проделать опыт и проверить адсорбционную способность угля. Ответить на контрольные вопросы.

III. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ:

Явление самопроизвольного поглощения вещества на поверхности раздела называется адсорбцией. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а вещество, которое поглощается, адсорбируется - адсорбатом.

Адсорбцию обозначают буквой Г, а ее величину принято выражать количеством вещества на единицу поверхности моль/м² или массы моль/кг адсорбента (когда поверхность адсорбента неизвестна, например пористые твердые тела), тогда величину адсорбции можно представить как:

или , где

χ-количество адсорбируемого вещества

m- масса адсорбента

S- величина поверхности адсорбента

 

Адсорбция может проходить на границе раздела жидкость – газ, жидкость – жидкость, твердое тело – раствор, твердое тело – газ.

Адсорбция на границе жидкость – газ.

Поверхностное натяжение в большинстве случаев отличается от поверхностного натяжения чистого растворителя. При растворении в воде неорганических веществ (NaCI, KOH и т.п.) поверхностное натяжение несколько увеличивается, прибавление других веществ (например, сахар) не изменяет поверхностного натяжения воды. Растворение некоторых веществ органического происхождения приводит к значительному уменьшению поверхностного натяжения воды.

Вещества, понижающие поверхностное натяжение растворителя называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Примером ПАВ в водных растворах могут служить органические соединения: жирные кислоты, соли этих кислот, высокомолекулярные спирты, амины и т.д. в их молекулах одновременно содержатся полярные группы (-COOH, -OH, -NH2 и т.д.) и неполярная углеводородная цепь. Такие молекулы называются дифильными, т.е. обладающие двойственным сродством и с полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной) фазами. Например, молекула уксусной кислоты состоит из неполярного радикала CH3 и полярной группы COOH. Схематично дифильные группы обозначают в виде «головастика» ─ О, у которого чертой обозначена углеводородная часть (неполярная), а кружком полярная группа. Дифильные молекулы, попадая на границу раздела фаз, определенным образом ориентируются: полярная часть молекулы к полярной фазе, неполярная - к неполярной. Существует уравнение, связывающее величину адсорбции на границе жидкость – газ не только с температурой Т и с концентрацией С, но и с поверхностным натяжением. Это уравнение Гиббса:

,

где - поверхностная активность, для поверхностно активных веществ с увеличением концентрации <0, поэтому Г <0.