Теоретичні положення

Зміна концентрації речовини поблизу поверхні поділу фаз порівняно з об’ємною фазою, називається адсорбцією. Всі адсорбційні явища є самочинними процесами. При адсорбції відбувається збільшення різниці концентрацій між газовою (рідкою) фазою та поверхнею твердого тіла, накопичення газоподібної (рідкої) речовини поблизу поверхні поділу фаз.

Адсорбція – концентрування газоподібної або розчиненої речовини на межі поділу фаз або на поверхні твердої речовини.

Причина адсорбції – наявність адсорбційних сил різної природи.

Адсорбент – тверде тіло, на поверхні якого відбувається адсорбція.

Адсорбтив – речовина, що адсорбується.

Адсорбат – адсорбована речовина.

Адсорбція на межі поділу фаз тверде тіло – розчин залежить:

• Від будови поверхні твердого адсорбенту.

• Від наявності пор адсорбенту: чим вища поруватість (щільність) адсорбенту, тим вища адсорбційна активність (для невеликих молекул розчиненої речовини).

• Від температури: підвищення температури зменшує адсорбцію тому, що адсорбція є екзотермічним процесом.

• Від концентрації розчиненої речовини: із збільшенням концентрації розчину адсорбція зростає до певного граничного значення (рівняння Фрейндліха, Ленгмюра).

• Від здатності розчинника розчиняти адсорбтив: чим краще розчинник розчиняє адсорбтив, тим гірше відбувається адсорбція, а чим нижча розчинність адсорбтиву у розчиннику – тим краще адсорбція з нього адсорбтиву.

Пояснення: процес адсорбції з розчинів визначається також енергією взаємодії молекул розчинника і активних адсорбційних центрів.

• Від будови молекул адсорбтиву: дифільні молекули розчиненої речовини орієнтуються на поверхні твердого адсорбенту полярною частиною до полярної фази, а неполярною частиною молекули – до неполярної фази.

• Від природи твердої поверхні адсорбенту та природи розчинника:

Ребіндер П.А. (правило вирівнювання полярностей): на полярних адсорбентах краще адсорбуються полярні адсорбтиви із слабко полярних розчинників; на неполярних адсорбентах – неполярні адсорбтиви з полярних розчинників.

1. гідрофобні адсорбенти (вугілля, тальк, сажа) добре адсорбують органічні речовини з водних розчинів. У спиртовому виробництві адсорбцією на вугіллі видаляють сивушні олії.

2. гідрофільні адсорбенти (силікагель, глина) добре адсорбують органічні речовини з неполярних і слабко полярних рідин. При рафінації жирів використовують глини та кізельгур.

Хід роботи

Дослід №1. Адсорбція вугіллям різних речовин з розчину

У одну пробірку налити водний розчин йоду, в другу – водний розчин фуксину. У кожну пробірку насипати близько 0,2г активованого вугілля. Закрити пробкою та збовтати вміст пробірки протягом 2-х хв. Вкласти паперовий фільтр у конічну лійку, відфільтрувати суміш у чисту пробірку.

Спостереження: колір фільтрату в першій пробірці (з йодом)___________________, колір фільтрату в другій пробірці (з фуксином)______________________________________

Зробити висновок._________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дослід №2. Адсорбція іонів свинцю активованим вугіллям

У дві пробірки налити по 5мл 5%-ного розчину нітрату плюмбуму(ІІ). У першу пробірку додати невелику кількість водного розчину йодиду калію для доказу наявності іонів плюмбуму (ІІ).

Спостереження: при додаванні до безбарвного розчину нітрату плюмбуму(ІІ) безбарвного розчину йодиду калію утворюється осад _________________________кольору.

Рівняння хімічної реакції: Pb(NO₃)₂ + 2KI ® 2KNO₃ + PbI₂↓

Скласти рівняння відповідної реакції в іонному вигляді:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

У другу пробірку додати близько 0,2г активованого вугілля та струшувати вміст пробірки протягом 5 хв. Відфільтрувати вміст пробірки крізь паперовий фільтр у чисту пробірку, перевірити наявність іонів плюмбуму(ІІ) в розчині реакцією з йодидом калію.

Описати спостереження, вказавши колір фільтрату, результат перевірки наявності іонів плюмбуму Pb²⁺:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Зробити висновок. ________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Дослід №3. Вплив природи розчинника на адсорбцію

Взяти дві чисті пробірки. У одну пробірку налити 5мл слабко забарвленого водного розчину фуксину, в другу – таку ж кількість спиртового розчину фуксину. В обидві пробірки додати по 0,2г активованого вугілля. Струшувати пробірки протягом трьох хвилин. Відфільтрувати розчини крізь паперові фільтри в чисті пробірки.

Спостереження: забарвлення фільтрату в першій пробірці (з водним розчином фуксину)_____________________________, в другій пробірці (зі спиртовим розчином фуксину)______________________________________________________________________.

Пояснити, чому в одному випадку адсорбція відбувається добре, а в іншому – погано?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Зробити висновок. ________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дослід №4. Хроматографічне розділення солей

Як адсорбент використовують оксид алюмінію. Скляну пробку закрити з одного кінця пробкою з фільтрувального паперу. Заповнити трубку оксидом алюмінію шаром близько 5см.

У пробірку налити 1мл суміші розчинів солей купруму, кобальту та феруму. Опустити в суміш солей трубку, заповнену адсорбентом. При капілярному піднятті розчину в трубку вказані іони вибірково адсорбуватимуться у вигляді забарвлених шарів по висоті адсорбенту. Знаючи забарвлення іонів купруму, кобальту, феруму, вказати послідовність адсорбції цих іонів з розчину. ________________________________________

______________________________________________________________________________

Назвати спосіб проведення хроматографічного аналізу, вид хроматограми. Намалювати отриману хроматограму, вказати забарвлення шарів та розміщення іонів.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Зробити висновок, вказати, які іони мають найбільшу адсорбційну здатність, а які – найменшу._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Зробити висновок по роботі.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________