Ііі. Розв’язати задачі

1. Побудувати графік ізотерми адсорбції в координатах х/m – с, використовуючи експериментальні дані, отримані при вивченні адсорбції оцтової кислоти вугіллям при 25°С.

с, моль/см^3	0,018	0,031	0,062	0,126	0,268	0,471
х/m	0,467	0,624	0,801	1,11	1,55	2,04

Визначте константи рівняння за Фрейндліхом.

2. Побудувати ізотерму адсорбції карбон (IV) оксиду активованим вугіллям при 231 К і визначити константи емпіричного рівняння Фрейндліха, використовуючи такі експериментальні дані:

Рівноважний тиск р∙10^2, Па	10,0	44,8	100,0	144,0	250,0	452
Величина адсорбції Г, моль/кг	0,734	1,516	2,186	2,664	3,295	4,023

Самостійна робота на занятті

1. Контроль та корекція вихідного рівня знань.

2. Виконання лабораторної роботи.

3. Обробка експериментальних даних.

4. Оформлення висновків та протоколів.

Лабораторна робота Адсорбція ацетатної кислоти на вугіллі Інформаційна частина

Ізотерму адсорбції Фрейндліха (рис. 1.7, а) застосовують частіше, ніж інші ізотерми, хоча вона і має емпіричний характер.

Для виведення рівняння ізотерми Г. Фрейндліх припустив, що кількість адсорбованого газу або твердої речовини, яка припадає на 1 г адсорбенту, пропорційна рівноважному тиску (для газу) або рівноважній концентрації (для твердої речовини). Інакше кажучи, чим вищий тиск або концентрація розчиненої речовини, тим більша кількість речовини адсорбується на поверхні адсорбенту, але пропорційність має не прямий, а експоненціальний характер і виражається емпіричним рівнянням, яке розглядалося у розд. 1:

де х – кількість молів адсорбованої речовини; m – маса адсорбенту; р – рівноважний тиск; с – рівноважна концентрація; 1/n – емпіричний показник степеня (його величина лежить у межах 0,1÷0,5) і характеризує ступінь наближення ізотерми до прямої; k – питома адсорбція (якщо р = 1, тоді Г = x/m = k).

Константи 1/n та k залежать від природи адсорбенту та адсорбату. Для їх визначення рівняння Фрейндліха перетворюють логарифмуванням у лінійну форму:

Експериментально визначають величину адсорбції Г = x/m за різних рівноважних тисків p або концентрацій с і будують ізотерму адсорбції в координатах lg x/m – lg p(c). Константи k і 1/n знаходять за графіком (рис. 1.7, б), де відрізок ОА дорівнює lg k, a tga – константі 1/n.

Рис. 1.7. Ізотерма адсорбції (а) та визначення констант рівняння Фрейндліха (б)

Зазначимо: якщо рівняння Ленгмюра описує ізотерму адсорбції в ділянці усіх значень тиску, то рівняння Фрейндліха справджується лише при середніх значеннях тиску. За малих значень тиску, адсорбція зростає прямо пропорційно тиску, тому результати, одержані з рівняння Фрейндліха, будуть занижені. При високих значеннях тиску величина адсорбції не залежить від його величини, тому результати, одержані за рівнянням Фрейндліха, будуть завищені.

Експериментальна частина

Реактиви та обладнання: колби ємністю 100 см³ – 5 шт; піпетка на 10 см³ – 1 шт, бюретки на 50 см³ – 4 шт; хімічні лійки – 5 шт; водний розчин NaOH (0,2 H); водний розчин NaOH (0,02 H); водний розчин СН₃СООН (0,4 H); фільтрувальний папір; активоване вугілля.