Вопросы и задачи к лабораторным работам № 36, 38.

1. Дайте определение понятия адсорбции. Что такое изотерма, изостера, изохора и изопикна адсорбции?

2. Чем отличается адсорбция из растворов от адсорбции газов и паров? Какие уравнения используют для описания изотермы обменной молекулярной адсорбции из растворов?

3. При каких условиях соблюдается закон Генри при адсорбции? Каков физический смысл константы Генри?

4. Напишите уравнение изотермы адсорбции согласно теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Объясните физический смысл входящих в него величин. При каких условиях это уравнение применимо?

5. Чем отличаются константы адсорбции в уравнениях Ленгмюра и Генри и какова взаимосвязь между ними?

6. Как определяют константы уравнения Ленгмюра? Какие термодинамические и геометрические характеристики можно рассчитать, зная эти константы?

7. Уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции. Объясните физический смысл констант уравнения БЭТ. При каких условиях это уравнение выполняется?

8. Как определяют константы уравнения БЭТ? Для чего применяют это уравнение?

9. Какие адсорбаты используют при определении удельной поверхности адсорбентов методом БЭТ и при каких условиях проводят измерения?

10. Применительно к каким адсорбентам адсорбция описывается теорией капиллярной конденсации? Каковы исходные положения этой теории?

11. Почему в капиллярах пар конденсируется при давлениях более низких, чем на плоской поверхности? Уравнение Кельвина. Капиллярный гистерезис.

12. Как рассчитываются кривые распределения пор по размерам из данных капиллярной конденсации и каково их назначение?

13. Потенциальная теория полимолекулярной адсорбции Поляни. Каковы особенности характеристической кривой адсорбента? Что означает аффинность характеристических кривых?

14. Дайте определение интегральной и дифференциальной теплоты адсорбции. Как находят изостерическую и "чистую" теплоты адсорбции?

15. Объясните, как влияет степень заполнения поверхности на теплоту адсорбции и адсорбционный потенциал?

16. Расскажите об ориентации молекул алифатических спиртов (или кислот) при адсорбции их из водных растворов на активном угле. Чем определяется площадь молекулы в адсорбционном слое?

17. Что такое хроматография? Рассмотрите физико-химические принципы хроматографического разделения.

18. Как классифицируют хроматографические методы по механизму процесса разделения? Какие параметры количественно определяют степень сродства разделяемых веществ к фазам?

19. Как классифицируют хроматографические методы по агрегатному состоянию неподвижной и подвижной фаз?

20. Что собой представляют ионообменные адсорбенты? Укажите их классификацию по основности, методы получения.

21. Что называют полной и динамической обменной емкостью ионита и как их определяют?

22. Чем обусловлено медленное установление равновесного состояния при обмене ионов между ионообменной смолой и раствором?

23. Рассмотрите процесс обессоливания воды с помощью катионитов и анионитов на примере удаления солей MgS0₄ и Са(НСО₃)₂.

24. В чем заключаются особенности метода гель-хроматографии?

25. От каких факторов зависит эффективность работы хроматографических колонок? Уравнение ионообменной адсорбции Никольского.

Задача 1.

Найти удельную поверхность угля, если известно, что угольная пыль предварительно просеивается через сита с отверстиями в 0,075·10^-3 м. Плотность угля γ = 1,8·10³ кг/м³. Систему считать монодисперсной.

Задача 2.

По экспериментальным данным капиллярной конденсации метилового спирта на силикагеле (при 293 К) построить петлю гистерезиса, интегральную и дифференциальную кривые распределения пор сорбента по радиусам

Равновесное давление р·10-2 , н/м2	16	32	64	79	96	110	128
Величина сорбции Г·103 , кмоль/кг
Кривая адсорбции	2,5	3,5	4,8	6,3	13,0	19,0	22,5
Кривая десорбции	2,5	3,5	4,8	6,5	17,5	21,2	22,5

Молярный объем метилового спирта V = 0.0406 м³/кмоль, давление насыщенного пара p_s =128 10² , н/м², поверхностное натяжение σ = 2,6·10^-3 дж/м².

Задача 3.

Вычислить по формуле Ленгмюра величину адсорбции изоамиловаго спирта концентрации с = 0,1 кмоль/м³ на поверхности раздела водный раствор – воздух при 292 К по данным константам: Г_∞ = 8,7·10^-9 кмоль/м³, b = 42.

Задача 4.

По данным сорбции углекислого газа на угле построить изотерму адсорбции и определить константы уравнения Фрейндлиха:

Равновесное давление р·10-2 , н/м2	5,0	103,0	30,0	50,0	75,0	100,0
Величина сорбции Г·103 , кг/кг	3,0	5,5	16,0	23,0	31,0	35,0

Задача 5.

Используя константы уравнения Шишковского (а = 12,6·10^-3 , b = 21,5), рассчитать поверхностное натяжение для водных растворов масляной кислоты при 273 К для следующих концентраций (кмоль/м³): 0,007, 0,021, 0,05, 0,104 и построить кривую в координатах σ = f(с). Поверхностное натяжение воды σ₀ = 75,49·10^-3 н/м.