Питання для самоперевірки

1. Чому дорівнює рНрозчину з концентрацієюОН ^-- іонів 10^-1моль/л?

2. Визначити рНтарОН0,01 молярних розчинів

3. Визначити концентрацію Н⁺- іонів у розчині зрН= 9.

4. У розчинах яких солей рН> 7: ?

Лабораторна робота № 10

Адсорбція

Мета роботи - вивчення залежності величини адсорбції від рівноважної концентрації адсорбата.

Загальні вказівки

Адсорбція – зміна концентрації речовини поблизу поверхні поділу фаз (поглинання на поверхні). Речовини, на поверхні яких відбувається поглинання, називаються адсорбентами, речовини, які поглинаються, називаються адсорбатами.

Явище адсорбції пов’язане з тим, що частинки поверхневого шару твердого тіла внаслідок незкомпенсованих молекулярних сил зчеплення мають деякий запас енергії, так звану поверхневу енергію. Під впливом цієї енергії молекули газу або розчиненої речовини (адсорбата) притягуються поверхнею твердого тіла (адсорбентом). Адсорбційна здатність адсорбента залежить від площі його поверхні. Найбільш високу адсорбційну здатність має активоване вугілля (1 г активованого вугілля має внутрішню поверхню пор 1000 м²). Крім активованого вугілля, як адсорбенти використовують гель кремнієвої кислоти (сілікагель, глинозем).

Кількісно адсорбцію вимірюють у молях адсорбата на одиницю площі поверхні адсорбента (моль/м²) або в молях адсорбата на одиницю маси адсорбента (моль/г).

Криву залежності величини адсорбції (Г) від рівноважної концентрації (С) або тиску (Р) адсорбата при сталій температурі (Т) називають ізотермою адсорбції: Г = f(C) або Г=f(Р), при Т=const.

Графічно ізотерма адсорбції являє собою гіперболу, яка при великих концентраціях наближається до (адсорбційний шар повністю насичений). При малих концентраціях адсорбата величина адсорбції пропорційна концентрації адсорбата.

Порядок виконання роботи

Дослід 1. Адсорбція метилоранжу активованим вугіллям.

1. Одержати у лаборанта вихідний розчин метилоранжу визначеної концентрації. Послідовним розведенням у два рази приготувати з вихідного розчину два більш розведених. Налити в три пробірки по 10 мл одержаних розчинів. Порівняти інтенсивність кольору розчинів з еталонною шкалою та визначити їхню концентрацію (С_ВИХ).

2. У кожну пробірку насипати по 0,5 г активованого вугілля. Розчини з активованим вугіллям ретельно перемішати, витримати розчини в контакті з вугіллям на протязі 10 хвилин (час від часу перемішувати).

3. Розчини відфільтрувати (фільтри зберегти). За еталонною шкалою визначити їхні концентрації (С_РІВН.).

Дослід 2. Десорбція метилоранжу

1. Налити в три пробірки по 10 мл дистильованої води, скляною паличкою обережно зняти активоване вугілля з фільтрів, які залишилися в досліді 1, помістити їх в ці пробірки, перемішати вміст пробірок.

2. Через 10 хвилин розчини з десорбованим метилоранжем відфільтрувати в чисті пробірки. За еталонною шкалою визначити концентрації розчинів після десорбції.

Оформлення результатів роботи

Дослід 1.Дані досліду занести в таблицю:

Номер вихідного розчину	Концентрація вихідного розчину СВИХ.	Рівноважна концентрація розчину СРІВН.

Знайти величину адсорбції за формулою:

,

де С_ВИХ – вихідна концентрація метилоранжу;

С_РІВН – рівноважна концентрація метилоранжу;

m - маса вугілля;

V- об’єм розчину.

За даними розрахунків побудувати ізотерму адсорбції метилоранжу активованим вугіллям: Г =f(С_РІВН) при Т=const.

Дослід 2. Дані досліду занести в таблицю:

Номер розчину	Концентрація вихідного розчину СВИХ	Концентрація розчину, одержаного при десорб-ції СДЕС

Підрахувати кількість десорбованого метилоранжу в процентах по відношенню до адсорбованого:

Питання для самоперевірки

1. Що таке адсорбція? З чим пов’язане явище адсорбції?

2. Від чого залежить адсорбційна здатність адсорбента?

3. В яких одиницях вимірюється адсорбція?

4. Що таке ізотерма адсорбції?

Лабораторна робота № 11

ДИСПЕРСНІ СИСТЕМИ

Мета роботи - одержання дисперсних систем (емульсія, суспензія, золь) і вивчення їхніх властивостей.

Загальні вказівки

При виконанні роботи треба знати, що до дисперсних систем належать гетерогенні системи з сильно розвиненою поверхнею поділу фаз. Залежно від розміру часточок дисперсної фази дисперсні системи поділяються на грубо дисперсні (розмір часточок 10^-5 – 10^-7 м), до яких належать суспензії й емульсії та тонкодисперсні – колоїдні розчини або золі (розмір часточок 10^-7 – 10^-9 м). Якщо розмір часточок дисперсної фази менший ніж 10^-9 м, утворюються істинні розчини.

При дослідженні властивостей дисперсних систем необхідно враховувати, що колоїдні системи відрізняються від суспензій і емульсій здатністю до агрегативної та кінетичної стійкості. Причиною агрегативної стійкості колоїдних розчинів є однойменний заряд гранул колоїдних частинок, кінетична стійкість зумовлюється наявністю броунівського руху.

Розглянемо будову колоїдної частинки на прикладі золю йодиду срібла, який утворюється при зливанні розведених розчинів нітрату срібла і йодиду калію:

Залежно від того, який з реагентів узятий в надлишку (чи ), колоїдна частинка золю буде мати різну будову. Одержані в результаті реакції молекули нерозчинної речовини злипаються, утворюючи мікрокристалик – агрегат. Оскільки розмір молекул дуже малий, для утворення агрегату повинна об’єднатися велика кількість молекул . Позначимо його через . На поверхні агрегату відбуваються адсорбційні процеси, причому переважно адсорбуються іони, які знаходяться в надлишку і які входять до складу молекул, що утворюють агрегат. Якщо в надлишку , на поверхні мікрокристалика переважно будуть адсорбуватися іони . Агрегат разом з адсорбованими іонами називають ядром. До ядра притягуються іони протилежного знаку, які знаходяться в надлишку (). Вони називаються протиіонами і їхня кількість завжди менша ніж кількість початково адсорбованих іонів (), які називаються потенціалвизначальними іонами.

Агрегат разом з адсорбційним шаром утворює гранулу. Оскільки кількість початково адсорбованих іонів завжди більша ніж протиіонів, гранула має заряд, рівний алгебраїчній сумі зарядів усіх іонів, що входять до адсорбційного шару. Біля поверхні гранули концентрується Хпротиіонів , утворюючи так званий дифузний шар. Гранулу разом з дифузним шаром називають міцелою:

Будова міцели золю (у надлишку )

Якщо в розглянутій реакції в надлишку взяти , міцела буде мати іншу будову:

Будова міцели золю (у надлишку )

Необхідно звернути увагу на те, що при утворенні багатьох золів до адсорбційного шару входять багатозарядні іони. При складанні формул міцел таких золів необхідно враховувати багатозарядність іонів.

Треба знати, що порушення агрегативної стійкості призводить до укрупнення колоїдних частинок  коагуляції. Коагуляція викликає порушення кінетичної стійкості системи, що призводить до утворення осаду (коагуляту). При дослідженні коагуляції золів електролітами необхідно звернути увагу на те, що коагуляцію викликають іони, які мають заряд, протилежний за знаком заряду гранули, причому чим більший заряд іона, тим вища його коагуляційна здатність.

Порядок виконання роботи