ZJAWISKA NA GRANICY FAZ - ADSORPCJA
Zadanie sprowadza się do wyznaczenia doświadczalnego współczynników k i 1/n w równaniu Freundlicha dla konkretnego węgla aktywnego. Należy ustalić zależność ilości zaadsorbowanego kwasu na jednostkę masy, w zależności od stężenia tego kwasu.
Roztwór kwasu octowego (CH3COOH) o stężeniu C = 0,52 mol/dm3
Roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężeniu C = 0,1 mol/dm3
Fenoloftaleina – wskaźnik
Węgiel aktywny
Zestaw do miareczkowania
Wytrząsarka laboratoryjna
Szkło laboratoryjne
- 5 kolbek miarowych o pojemności 100 cm3
- 5 kolbek stożkowych ze szlifowanym korkiem
- 5 kolbek stożkowych do sączenia
- lejki, pipety, bagietki
Sączki z bibuły o średniej szybkości filtracji
W kolbach miarowych o pojemności 100 cm3 należy sporządzić pięć roztworów kwasu octowego o następujących stężeniach : 0,3; 0,25; 0,2; 0,1; 0,05 mol/dm3 w ilości po 100 cm3 każdego (korzystając z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,52 mol/dm3). Otrzymane roztwory dokładnie mianuje się roztworem wodorotlenku sodowego o stężeniu 0,1 mol/dm3 wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika. W tym celu należy odmierzyć 10 cm3 roztworu kwasu octowego o danym stężeniu do suchej kolby stożkowej i miareczkować dwukrotnie. Analogicznie wykonać miareczkowanie pozostałych roztworów kwasu octowego.
Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej należy dokładnie odważyć na folii aluminiowej pięć odważek węgla (po około 2 g każda). Następnie odważki węgla wsypać kolejno do pięciu kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek należy dodać po 50 cm3 każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamknąć szczelnie korkiem i zawartość wytrząsać przez około 10 minut na wytrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączyć, z każdego przesączu pobrać do miareczkowania próbki o objętości 10 cm3, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego (niezaadsorbowanego). Wszystkie miareczkowania należy wykonać dwukrotnie.
C = C0 * V1 / V2
Gdzie:
C0 – stężenie początkowe wzorcowego kwasu octowego (przed
rozcieńczeniem)
V1 - objętość kwasu octowego użyta do rozcieńczenia
V2 - końcowa objętość roztworu po rozcieńczeniu kwasu
C1 = 0,52 * 60 / 100 = 0,312
C2 = 0,52 * 40 / 100 = 0,208
C3 = 0,52 * 20 / 100 = 0,104
C4 = 0,52 * 10 / 100 = 0,520
Crów = VNaOH * CNaOH / VCH3COOH
Crów - stężenie kwasu octowego po adsorpcji na węglu aktywnym
VNaOH - objętość zużytego titranta [dm3]
CNaOH - stężenie titranta (0,1 [mol/dm3)]
VCH3COOH - objętość kwasu octowego wzięta do miareczkowania
Crów I = 30,8 * 0,1 / 10 = 0,3080
Crów II = 20,45 * 0,1 / 10 = 0,2045
Crów III = 10,03 * 0,1 / 10 = 0,1030
Crów IV = 5,0 * 0,1 / 10 = 0,0505
Opracowanie wyników:
Z różnicy stężeń przed i po adsorpcji obliczam X, to jest liczbę miligramów zaadsorbowanego kwasu octowego na węglu aktywnym.
C0 = V1NaOH * CNaOH / VCH3COOH
Crów. = V2NaOH * CNaOH / VCH3COOH [mol/dm3] ( * 1000 [mmol/dm3])
X = 1000 * Vkw. * (C0 – Crów.) * 60 [mg]
V1, V2 – objętości zasady zużyte na miareczkowanie
VCH3COOH - objętość próbki kwasu octowego (10 cm3)
Vkw. - objętość kwasu zużyta do adsorpcji (0,05 dm3)
60 - masa molowa CH3COOH
X1 = 1000 * 0,05 * (0,312 – 0,308) * 60 = 12
X2 = 1000 * 0,05 * (0,2080 – 0,2045) * 60 = 10,5
X3 = 1000 * 0,05 * (0,1040 – 0,1030) * 60 = 3
X4 = 1000 * 0,05 * (0,0520 – 0,0505) * 60 = 4,5
log X/m1 = log 12/1,9022 =0,567
log X/m2 = log 11/1,9059 = 0,546
log X/m3 = log 3/1,7434 = 0,27
log X/m4 = log 5/1,9079 = 0,366
log Crów I = log 308 = 2,488
log Crów II = log 204,5 = 2,31
log Crów III = log 103 = 2,012
log Crów IV = log 50,5 = 1,703
Z wykresu wyznaczam logK i 1/n :
logK = 0,366 K = 100,366 = 2,32245
a = 250 tg250 = 1/n
0,4663 = 1/n
n = 2,1445
Równanie izotermy Frundlicha przyjmuje postać:
Bonifacy7