Приклади розв’язування задач
Задача 1. Обчисліть величину адсорбції пропіонової кислоти на поверхні поділу 0,5 моль/дм3 водний розчин-повітря при 293 К, якщо залежність поверхневою натягу від концентрації виражається рівнянням Шишковського σ = 72,75∙10-3 – 2,5∙10-3 ln(1 + 7,73с).
Розв’язування. У приведене рівняння Шишковського підставляємо відповідні значення:
σ = 72,75∙10-3 – 2,5∙10-3 ln(1 + 7,73с) = 72,75∙10-3 – 2,5∙10-3ln(1 + 7,73 ∙0,5) = 68,8 ∙10-3 Н/м
Величину адсорбції визначаємо за формулою:
Відповідь. Г = 1,6∙10-6 моль/м2.
Задача 2. Визначити поверхневий надлишок (моль/м2 ) при 10 °С для розчину, що містить 50 мг/л пеларгонової кислоти (С18Н17СООН). Поверхневий натяг води при цій температурі 74,22∙ 10-3 Н/м, а розчину, що досліджується – 57,0 ∙ 10-3 Н/м.
Розв’язування. Для визначення поверхневого надлишку використовуємо формулу Гіббса:
де с2 – молярна концентрація пеларгонової кислоти (кмоль/м3), с1 = 0.
Визначаємо
величину
Відповідь: Г 0, адсорбція позитивна.
Задача 3. Оцтову кислоту адсорбували з водного розчину 1 кг тваринного вугілля при 298 К. Після досягнення рівноваги добуто такі дані:
Початкова концентрація СН3СООН, моль/л 0,485 0,655 0,863 1,236 2,511 3,362;
Рівноважна концентрація СН3СООН, моль/л 0,018 0,031 0,062 0,126 0,471 0,882.
Визначити константи k і 1/n графічним методом.
Розв'язування. Адсорбцію оцтової кислоти визначаємо за різницею між початковою і рівноважною концентраціями:
Г, моль/кг 0,467 0,624 0,801 1,11 2,04 2,48.
Знаходимо логарифми рівноважних концентрації і відповідних величин адсорбції і будуємо графік логарифмічної ізотерми адсорбції (рис.):
|
lgc |
-1,7447 |
-1,5086 |
-1,2078 |
-0,8996 |
-0,3270 |
-0,0545 |
|
lgГ |
-0,3307 |
-0,2048 |
-0,0964 |
-0,0453 |
0,3096 |
0,3845 |
|
|
|
Рис. Логарифмічна ізотерма адсорбції оцтової кислоти тваринним вугіллям |
За рисунком знаходимо: lg k = 0,445, звідки k = 2,786.
1/n = tg φ = ВС/АС = 0,62/1,4 = 0,44.
Відповідь: k = 2,786; 1/n = 0,44.
Заняття №1
Тема: Поверхневі явища. Адсорбція на межі рідина-газ. Адсорбція спиртів на межі вода повітря.
Актуальність: Провізор на основі величини поверхневого натягу досліджуваних речовин та їх розчинників повинен вміти віднести останні до поверхнево-активних чи поверхнево-інактивних, а також встановити величину їх адсорбції.
Величина поверхневого натягу відноситься до числа фізико-хімічних констант, найбільше часто використовуваних для характеристики різноманітних рідин. Зміною величини поверхневого натягу обумовлені явища адсорбції, утворення і руйнування емульсій, стійкості і коагуляції колоїдних розчинів змочуванням та ін.
Навчальні цілі:
Знати:
визначення поверхневого натягу та його одиниці вимірювання;
вплив різних речовин на величину поверхневого натягу розчинника - поверхнево-активні, -неактивні, -інактивні речовини;
активність та адсорбція на межі рідина-газ, рівняння Гіббса;
залежність поверхневого натягу від концентрації ПАР;
визначення сорбційних процесів;
рівняння Шишковського та його взаємозв'язок із рівняннями Гіббса та Ленгмюра;
методи визначення поверхневого натягу рідин.
Вміти:
визначати методом Ребіндера поверхневий натяг рідин та розчинників;
будувати ізотерму поверхневого натягу (залежність поверхневий натяг-концентрація ПАР);
обчислювати за рівнянням Гіббса адсорцію ПАР на межі розчин-повітря.