Порядок выполнения работы.

1. Приготовление раствора уксусной кислоты.

Используя бюретки объемом 50 - 100 мл, приготавливают в шести нумерованных конических колбах объемом 50 мл растворы уксусной кислоты различной концентрации. Растворы приготавливают в соответствии с таблицей 1.

Таблица №1

№ раствора	1	2	3	4	5	6
Объем исходного раст­вора CH3COOH мл	50	35	25	15	10	7
Объем H2O мл	0	15	25	35	40	43
Общий объем раствора мл	50	50	50	50	50	50

Из полученных растворов пипеткой Мора отбирают 25 мл и переносят в другую серию конических колб. Растворы отбирают, начи­ная с меньшей концентрации, используя одну пипетку. В растворы первой серии помещают по 1 г активированного угля (взвешивание производят на технических весах с использованием часового стекла).

Колбы, содержащие растворы с активированным углем, закрывают притертыми пробками и выдерживают в течение 1-1,5 час, периодически перемешивая. Концентрацию уксусной кислоты в исходных растворах и растворах после адсорбции определяют титрованием щелочью в присутствии фенолфталеина.

Для титрования отбирают по 5 мл раствора. (Титрование рекомендуется начинать с меньших концентраций CH₃COOH и прово­дить до 3-х сходящихся результатов). Целесообразно к раствору перед титрованием добавить по 10 мл воды и 2-3 капли фенолфтале­ина. Отбор растворов производится нумерованными пипетками Мора на 5 мл, при чем номер пипетки должен соответствовать номеру раствора. Перед началом работы всю используемую посуду необходи­мо тщательно вымыть.

Оформление работы.

Результаты работы представляют в виде следующих таблиц.

Таблица 2.

Определение концентрации уксусной кислоты до адсорбции.

№ раствора	1	2	3	4	5	6
Объем щелочи, изра­сходованной на тит­рование, мл (до 3-х сходящихся резуль­татов).
Концентрация кислоты до адсорбции С1; моль/л

Таблица 3.

Определение концентрации уксусной кислоты после адсорбции.

№ раствора	1	2	3	4	5	6
Объем щелочи, изра­сходованной на тит­рование, мл (до 3-х сходящихся резуль­татов).
Концентрация кисло­ты после адсорбции С2 моль/л

Таблица 4.

Зависимость адсорбции от концентрации уксусной кислоты.

m = m ( C )

№ раствора	1	2	3	4	5	6
С2
С1 – С2
m

Адсорбцию m вычисляют по формуле:

где: V – объем исследуемого раствора мл.

Таблица 5.

Зависимость обратной адсорбции от обратной концентрации.

(Данные для спрямленной изотермы Ленгмюра).

№ раствора	1	2	3	4	5	6
1/C2
1/m

Экспериментальные данные представляют также в виде следующих графиков:

1. Зависимость адсорбции от концентрации уксусной кислоты (Изотерма Ленгмюра), m = m (C₂),

2. Спрямленная изотерма Ленгмюра (в координатах 1/m, 1/C₂) Величину m_∞ можно найти из последнего графика. Однако в связи с тем, что наблюдается значительный разброс зкспери­ментальных точек, величину вычисляют как постоянную уравнения.

С этой целью применяют метод наименьших квадратов Гаусса. В основе этого метода лежит требование, чтобы сумма квадратов погрешностей была минимальной. На основе этого требования в слу­чае, если зависимость описывается уравнением типа: y = ax + b для определения коэффициентов "a" и "b" составляется система ли­нейных уравнений:

где: - сумма всех значений величины X.

- сумма квадратов всех значений величины X.

- сумма всех значений величины Y.

- сумма всех произведений X и Y

n – число экспериментальных точек.

Решая систему этих уравнений, находят коэффициенты "a" и "b".

Применение метода поясним следующим примером:

В таблице приведены значения величины Х и соответству­ющие им значения величины Y:

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
X	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Y	2,7	4,3	4,6	6,3	6,6	8,3	8,7	10,3	10,6	12,4	12,8	14,2	14,8

Для нахождения коэффициентов уравнения y = ax + b резу­льтаты необходимых расчетов приведем в виде таблицы:

X	Y	X2	XY
1	2,7	1	2,7
2	4,3	4	8,6
3	4,6	9	13,8
…	…	…	…
11	12,8	121	140,8
12	14,2	144	170,4
13	14,8	169	192,8
91	116,6	819	999,8

Для данного примера система уравнений приобретает вид:

819*a + 918 = 999,8

81*a + 14*b = 116,6

Отсюда: a = 1,0; b = 1,9

Для вычисления m составляют следующую таблицу:

№	1/С2	(1/С2)2	1/m	(1/m)*C2
	X	X2	Y	XY
1
2
3
4
5
6

Независимой переменной Х является величина 1/ С₂, а функ­цией Y - 1/m. По полученному значению 1/m_∞ и угловому коэф­фициенту построить спрямленную изотерму Ленгмюра.

Принимая площадь, приходящуюся на одну молекулу CH₃COOH равной 2,1*10^-20 м², рассчитывают по формуле: