ADSORPCJA
1. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie izotermy adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.
Zadanie sprowadza się do wyznaczenia doświadczalnego współczynnika k i 1/n w równaniu Freundlicha dla konkretnego węgla aktywnego. Należy ustalić zależność ilości zaadsorbowanego kwasu na jednostkę masy w zależności od stężenia tego kwasu
2. Wykonanie ćwiczenia.
Odczynniki i aparatura
Roztwór kwasu octowego (CH3COOH) o stężeniu C=0,5 mol/dm3.
Roztwór wodorotlenku sodowego (NaOH) o stężęniu C=0,1 mol/dm3.
Fenoloftaleina-wskaźnik.
Węgiel aktywny.
Zestaw do miareczkowania.
Wstrząsarka laboratoryjna.
Szkło laboratoryjne:
6 kolbek miarowych o pojemności 100 cm3
6 kolbek stożkowych ze szlifowanym korkiem,
6 kolbek stożkowych do sączenia,
lejki, pipety, bagietki,
8)Sączki z bibuły o średniej szybkości filtracji.
W kolbach miarowych o pojemności 100 cm3 sporządzam cztery roztwory kwasu octowego o różnych stężeniach (korzystając z roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,5 mol/dm3. Otrzymane roztwory dokładnie mianuje roztworem wodorotlenku sodowego o stężeniu 0,1 mol/dm3 wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika. W tym celu
odmierzam 10 cm3 (pipetą miarową ) roztworu kwasu octowego o danym stężeniu do suchej kolby stożkowej i miareczkuje dwukrotnie. Analogicznie wykonuje miareczkowanie pozostałych roztworów kwasu octowego.
Korzystając z wagi technicznej a następnie analitycznej dokładnie odważam na folii aluminiowej sześć odważek węgla (po około 2 g każda. Następnie odważki węgla wsypuje kolejno do sześciu kolbek ze szlifem. Później do tych kolbek dodaję po 50 cm3 (odmierzam pipetą) każdego z przygotowanych roztworów kwasu octowego. Kolbki zamykam szczelnie korkiem i zawartość jest wstrząsana przez 10 min na wstrząsarce. Otrzymane zawiesiny przesączam, z każdego przesączu pobieram do miareczkowania próbki o objętości 10 cm3, celem oznaczenia stężenia równowagowego kwasu octowego (niezaadsorbowanego).
3. Opracowanie wyników
A) W celu otrzymania roztworów odmierzam 60, 40, 20 oraz 10 cm3 o stężeniu 0,522 mol/ dm3 Otrzymuje stężnia: 0,3132; 0,2088; 0,1044; oraz 0,0522 mol/dm3 .
B) Masa próbek węgla
Masa węgla = Masa węgla z naczynkiem - Masa naczynka
M1 = 4,1249 - 2,1520 = 1,9729 g
M2 = 3,9365 - 2,0828 = 1,8537g
M3 = 3,8490 - 2,2041= 1,6449 g
M4 = 3,9754 - 2,1891 = 1,7863g
C) Średnia ilość NaOH jaka zeszła przy miareczkowaniu
1 - 23,6 cm3
2 - 14,8 cm3
3 - 6,4 cm3
4 - 2,35 cm3
obliczam stężenia według wzoru:
Crów. =
[mol/dm3]
V2 NaOH - objętość NaOH która zeszła podczas miareczkowania CH3COOH po zajściu procesu adsorpcji.
C NaOH - stężenie NaOH ( 0,1 mol/dm3)
VCH
COOH - objętość CH3COOH ( 10 cm3 )
Crów1 = 23,6*0,1/10 = 0,236
Crów2 =14,8*0,1/10 = 0,148
Crów3 = 6,4*0,1/10 = 0,064
Crów4 = 2,35*0,1/10 = 0,0235
[ C ] =
= mol/dm3
D) Ilość zaadsorbowanej substancji obliczam ze wzoru:
X = 1000 * Vkw * (C0 - Crów ) *60 [mg]
X - liczba miligramów zaadsorbowanego kwasu octowego na węglu aktywnym.
Vkw - objętość kwasu zużyta do adsorpcji.
60 - MCH
COOH
X = 1000*0,05*( 0,394 - 0,286 )*60 = 324,0
X = 1000*0,05*(0,325 - 0,272 )*60 = 292,5
X = 1000*0,05( 0,261 - 0,180 )*60 = 243,0
X = 1000*0,05( 0,190 - 0,123 )*60 = 201,0
[X] = 1000*dm3(mol/dm3 - mol/dm3)*g/mol = mg/mol
Obliczam logarytm postaci:
log
log(324/1,9729) = 2,21544
log(292,5/1,8537) = 2,19809
log(243,5/1,6449) = 2,170359
log(201/1,7863) = 2,05124
[
] = mg/g
Obliczam logarytm ze stężenia równowagowego: log Crów, w celu zmiany jednostek z mol/dm3 na mmol/dm3 mnożę Crów przez 1000.
log236 = 2,372912
log148 = 2,170262
log64 = 1,806180
log23,5 = 1,371068
[logCrów] = mmol/dm3
Po zlogarytmowaniu równanie Freundlicha przyjęło postać:
log
= log k +
log C
Z wykresu odczytuję wartości
tg α =
log k =1,06
α = 25o
tg 250 =0,46
= 0,466
Po podstawieniu odczytanych z wykresu wartości równanie izotermy Freundlicha dla badanego układu przyjmuje postać:
log
= 1,06 + 0,466*log C
Wnioski:
W wyniku przeprowadzonego doświadczenia wyznaczyłe izotermę adsorpcji Freundlicha kwasu octowego na węglu aktywnym.
Na podstawie sporządzonego wykresu określiłem watość współczynników k i 1/n których wartość podałam w postaci logarytmicznej.
Znając wartości tych współczynników napisałemrównanie izotermy Freundlicha .
Błędy w przeprowadzonym doświadczeniu mogły wyniknąć z:
błędu odczytania ilości zużytego NaOH podczas miareczkowania
niedokładnego zważenia węgla aktywnego
zaokrągleń w obliczeniach.
3