Завдання 3. Розв’язати типові задачі.

Задача 1. Активна поверхня активованого вугілля досягає 1000 м² на 1 г вугілля. Обчислити, скільки грамів фосгену СОС1₂ поглинається 10 м² вугілля, якщо його адсорбційна здатність складає 440 мл фосгену (н.у.) на 1 г вугілля.

Алгоритм розв'язання

1. Обчислюємо масу вугілля, що має поверхню 10 м2

1 г вугілля - 1000м²

х г - 10 м²

х = 0,01 г вугілля

2. Який об'єм фосгену (СОС1₂) поглинає 0,01 г вугілля (С)?

1 г C - 440 мл СОС1₂

0,01 г С х мл

х = 4,4 мл = 4,4·10^-3 л

3. Обчислюємо масу фосгену об'ємом 4,4 ·10-3 л

М (СОС1₂) = 99 г/моль, V(m) = 22,4 л = 22,4 дм³

х = (4,4·10^-3·99) : 22,4 = 19,45 ·10^-3 г = 0,01945 г = 19,45 мг.

Задача 2. До 100 мл розчину СН₃ СООН певної концентрації при 295 К додали 3 г активованого вугілля. При титруванні 25 мл розчину кислоти до і після адсорбції витрачено відповідно 22,25 і 14,40 мл 0,1 н. розчину NaOH. Обчислити величину адсорбції оцтової кислоти (в г) на 1 г вугілля.

Алгоритм розв'язання

Дано: V (к-ти) = 25 мл V1 (NaOH) = 22,45 мл V2 (NaOH) = 14,40 мл С (NaOH) = 0,1 N (к-ти) - ?

1. Різниця між об'ємами NaOH до і після адсорбції еквівалентна об'єму адсорбованої кислоти: V1 - V2 = 22,45 - 14,40 = 8,05 мл . 2. За цим об'ємом обчислюємо нормальність адсорбованої кислоти: C(NaOH) ·V(NaОН) C(кислоти)=────────────── V (кислоти) С(кислоти)=(0,1·8,05):25 = 0,0322 моль·екв/л

3. Обчислюємо масу адсорбованої оцтової кислоти із 100 мл розчину М (СНзСООН)=60:

1000 мл р-ну − 0,0322 моль·екв/л = (0,0322·60) г

100 мл р-ну − х г

х = 0,1932 г

4. Обчислюємо адсорбцію на 1 г вугілля:

Г =х /m = 0,1932 : 3 = 0,0644 г

Задача 3. Обчислити рівноважну концентрацію оцтової кислоти в кмоль/дм³ за рівнянням Фрейндліха, якщо величина адсорбції дорівнює 0,012 кмоль/дм³ (константи К і п відповідно дорівнюють 0,25 і 3,1).

Дано: х/m = 0,012 кмоль/дм3 К = 0,25 n = 3,1 Срівн. - ?

За рівнянням Фрейндліха величина адсорбції х Г = = К ·Срівн.1/n; 1/n = 1 : 3,1 ≈ 0,32 m 0,012 = 0,25 • Cрівн.0,32, звідки Cрівн.0,32 = 0,048

2. Логарифмуючи ліву і праву частину рівняння, одержимо вираз:

lg С_рівн. ^0,32 = lg 0,048, звідси 0,32 lg С_рівн. = lg 0,048

lg 0,048 - 1,3188

l g С_рівн. = = = -4,1213

0,32 0,32

С_рівн. = аlg (-4,1213) = аlg (-5 + 0,8787) = 7,57 ·10^-5 кмоль/дм³

Питання для самоконтролю

1. У чому особливості будови ПАР?

2. Як орієнтуються молекули ПАР на поверхневому шарі? Сформулюйте правило Траубе.

3. Записати рівняння Гіббса і зробити його аналіз.

4. Навести ізотерми поверхневого натягу і адсорбції ПАР на межі рідина-газ і дати їх пояснення. Чому вони відрізняються.

5. В чому полягає особливість структури біологічних мембран.

6. Чим відрізняються і подібні поняття: адсорбент, адсорбтив, адсорбат, десорбція, хемосорбція.

7. На чому базується використання в медицині активованого вугілля?

8. Суть фізичної та хімічної адсорбції газів твердими адсорбентами; залежність їх від різних факторів.

9. Основні положення мономолекулярної адсорбції Ленгмюра. Рівняння та ізотерма адсорбції, їх аналіз.

10. Адсорбція на межі поділу тверде тіло-розчин і фактори, від яких вона залежить.

11. Рівняння та ізотерма адсорбції Фрейндліха. Графічне знаходження констант у рівнянні Фрейндліха.

12. Молекулярна та іонна (вибіркова та іонообмінна) адсорбція. Правило вирівнювання полярності Ребіндера. Правило Панета-Фаянса.

13. Де застосовуються іонообмінники.

14. В чому полягає суть хроматографії, її видів (за механізмом процесу, за технікою виконання, за природою фаз) та застосування.