- •Техника безопасности
- •1. Электропроводность растворов электролитов
- •Электропроводность растворов электролитов
- •Удельная электропроводность
- •Кондуктометрическое титрование
- •Определение растворимости труднорастворимой соли.
- •Работа 1.1. Определение концентрационной зависимости удельной и молярной электропроводности сильного электролита
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.2. Определение константы диссоциации слабого электролита методом электропроводности
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.3. Кондуктометрическое титрование
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.4. Кондуктометрическое определение термодинамических параметров растворения труднорастворимого соединения
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •2. Электродвижущие силы Возникновение потенциалов на границах фаз.
- •Электродный потенциал
- •Водородный электрод
- •Измерение электродных потенциалов
- •Электрохимический (гальванический) элемент
- •Концентрационный гальванический элемент
- •Измерение эдс гальванического элемента компенсационным методом
- •Температурная зависимость эдс.
- •Электроды сравнения
- •Хлорсеребряный электрод
- •Окислительно-восстановительные электроды и их потенциалы
- •Мембранные равновесия. Стеклянный электрод
- •Кислотно-основные буферные системы
- •Механизм буферного действия
- •Буферная емкость
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Окислительно-восстановительных потенциалов
- •Порядок выполнения работы:
- •Буферной ёмкости буферных систем
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •3. Адсорбция
- •Метод полных концентраций
- •Термодинамика адсорбции по Гиббсу
- •Уравнение адсорбции Гиббса
- •Адсорбция из жидких растворов на поверхности твердых адсорбентов
- •Теплоты адсорбции
- •Работа 3.1. Изучение адсорбции паров воды на твердом адсорбенте
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.2. Изучение адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле
- •Интерферометрический метод анализа концентрации растворов.
- •Технология проведения адсорбции и методика определения равновесных концентраций растворов и расчета адсорбции по результатам эксперимента:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.3. Изучение адсорбции поверхностно-активных веществ (пав) на границе воздух-раствор
- •Измерение поверхностного натяжения жидкостей методом Ребиндера.
- •Расчет адсорбции на границе раздела водный раствор – воздух.
- •Порядок выполнения работы:
- •Проверка выполнимости правила Дюкло – Траубе
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •4. Газовая хроматография
- •Общие сведения о газовом хроматографе
- •Детекторы
- •Детектор по теплопроводности (дтп)
- •Пламенно-ионизационный детектор (пид)
- •Качественный и количественный анализ в газовой хроматографии.
- •Определение мольных теплот растворения газов и паров в жидкостях газохроматографическим методом
- •Порядок работы на хроматографе лхм-80
- •Работа 4.1. Качественный и количественный анализ смеси углеводородов с помощью газовой хроматографии на колонке с апьезоном, нанесенным на хроматон.
- •Определение качественного состава смеси углеводородов по совпадению времен удерживания компонентов контрольной смеси с временами удерживания углеводородов c6 - с9 .
- •Расчет поправочных коэффициентов для углеводородов c6 - с9 и определение количественного состава контрольной смеси углеводородов в мольных процентах.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.2. Определение мольных теплот растворения нормальных углеводородов c6- c9 в апьезоне хроматографическим методом
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.3. Определение индексов ковача веществ и их температурных коэффициентов на апьезоне
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Химическая кинетика
- •Кинетические уравнения реакций различных порядков Реакции нулевого порядка
- •Реакции первого порядка
- •Реакции второго порядка
- •Реакции n-го порядка
- •Способы определения порядков реакции.
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Сложные реакции
- •Работа 5.1. Кинетика омыления этилацетата в присутствии ионов гидроксила.
- •Порядок выполнения работы:
- •Определение æ0.
- •Определение константы скорости реакции при разных температурах.
- •Определение энергии активации и предэкспоненциального множителя.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.2. Изучение кинетики гомогенно-каталитического разложения н2о2 .
- •Порядок подготовки установки к работе и работа на ней.
- •Порядок проведения кинетических опытов:
- •Варианты задания и методика расчетов.
- •Изучение зависимости скорости реакции разложения перекиси водорода от концентрации катализатора.
- •Влияние начальной концентрации н2о2 на период полупревращения. Определение порядка реакции.
- •III. Определение константы равновесия и константы скорости реакции разложения перекиси водорода.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.3. Изучение кинетики инверсии сахарозы.
- •Методика измерения угла вращения на поляриметре (сахариметре)
- •Методика измерения угла вращения на автоматическом поляриметре
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.4. Изучение кинетики реакции окисления иодид-ионов ионами трёхвалентного железа фотометрическим методом
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
Уравнение адсорбции Гиббса
Внутренняя энергия двухфазной системы U, содержащей К компонентов, с поверхностью раздела фаз (А) является функцией экстенсивных параметров, представленных в уравнении U = U(S, V, n1, …ni, A). Тогда полный дифференциал внутренней энергии U можно записать, как
3.13
или
Здесь μi – химический потенциал i – го компонента. и является интенсивной переменной называемой поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение может быть выражено также через другие термодинамические потенциалы, например,
Величина σ, в общем виде, показывает изменение величины термодинамического потенциала гетерогенной системы при постоянстве его естественных переменных при изменении величины площади поверхности раздела фаз на единицу. Поверхностное натяжение можно рассматривать, как полезную работу, необходимую для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия при образовании единицы площади поверхности, или как силу, приложенную к единице длины контура, ограничивающего поверхность раздела фаз, направленную по касательной к ней. Размерность σ, в зависимости от способа выражения, может быть следующей:
Система с поверхностью раздела обладает дополнительной поверхностной потенциальной энергией, равной произведению величины поверхностного натяжения σ на величину поверхности А (σА). В состоянии равновесия потенциальная энергия всей системы минимальна. Это означает, что и поверхностное натяжение, и сама поверхность раздела в состоянии равновесия принимают минимальное для данных условий значение.
Рассмотрим (рис.4) реальную двухфазную систему (2) с неоднородной переходной межфазной областью и систему сравнения (1), у которой такой неоднородности нет. Примем, что объемы, давление Р, температура Т реальной системы и системы сравнения, а также объемы систем одинаковы. После установления термодинамического равновесия между фазами α и β с учетом упомянутых выше избыточных величин реальной системы, имеющих место ввиду существования у нее неоднородной переходной межфазной области, для внутренней энергии переходного слоя можно записать:
3.14
Это выражение является фундаментальным уравнением переходного адсорбционного слоя (затемненная область рисунка 4).
На основании теоремы Эйлера для однородных функций первого порядка, к которым относятся все экстенсивные термодинамические величины, например, такие как Us, можно записать:
Продифференцируем это выражение:
3.15
Из равенства левых частей уравнений 14 и 15 следует, что
При Т = const получаем .
После деления на площадь поверхности раздела А
Или
3.16
Где - адсорбция i–го компонента на единице площади поверхности раздела фаз.
Это уравнение было выведено в 1876 году и называется уравнением изотермы адсорбции Гиббса. Оно устанавливает связь двух поверхностных явлений: поверхностного натяжения и адсорбции.
Для двухкомпонентной системы, например, раствор – воздух, уравнение (6) можно записать в виде
,
где индекс 1 относится к растворителю, а индекс 2 – к растворенному веществу. Т.к. величина Г зависит от положения поверхности раздела фаз, варьированием Vα и Vβ (при условии, что V = Vα + Vβ) можно выбрать положение разделяющей поверхности так, чтобы Г1 = 0. Тогда
3.17
Если предположить, что рассматриваемая нами система идеальна, то dμ2 = RTlnC2, где С2 – равновесная концентрация растворенного вещества, то, опустив индекс 2, уравнение (17) для адсорбции из растворов можно представить
3.18
Поверхностное натяжение жидкостей легко измеряется. Величина называется поверхностной активностью. Она определяется экспериментально из зависимости поверхностного натяжения σ от концентрации С и, в свою очередь, зависит от природы компонентов системы.
Вещества, снижающие поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно – активными (ПАВ). Для них dσ/dС < 0 и Г>0. В водных растворах к таким веществам относятся спирты, органические кислоты, амины и др., имеющие слабо полярные группы (по сравнению с полярностью воды). На рисунке 5 это кривые 1.
Рис. 3.5. Изотермы поверхностного натяжения (а) и изотермы адсорбции (б) для поверхностно-активных веществ (1), поверхностно-инактивных веществ (2), поверхностно-нейтральных веществ (3)
Величина поверхностного натяжения растворов ПАВ в одном гомологическом ряду зависит от длины углеводородной цепи. Траубе и Дюкло установили следующее эмпирическое правило, названное их именами:
В любом гомологическом ряду при малых концентрациях удлинение углеводородной цепи на одну группу СН2 увеличивает поверхностную активность в 3 – 3.5 раза.
Вещества, увеличивающие поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно – инактивными (кривые 2 на рис.5). Для них dσ/dС > 0 и Г<0. Таковыми являются (для водных растворов) неорганические кислоты, щелочи, растворимые соли, являющиеся сильными электролитами.
Существуют также вещества, не влияющие на поверхностное натяжение, называемые поверхностно – нейтральными. В этом случае dσ/dС = 0 и Г = 0 (прямые 3 рис.5). К ним относятся сахара.