Sprawozdanie
Temat: Adsorpcja. Wyznaczanie izotermy adsorpcji kwasu octowego na węglu aktywnym
Do 8 kolb stożkowych o pojemności 250 cm3 wlałyśmy 2N kwasu octowego i rozcieńczyłyśmy wodą w następujących ilościach:
| Nr kolby | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Objętość 2N CH3COOH | 1,2 | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 12 | 15 | 20 | 25 |
| Objętość H20 [cm3] | 200 | 200 | 200 | 150 | 150 | 130 | 115 | 100 |
| Stężenie roztworu [val ∙ dm-3] | 0,012 | 0,025 | 0,05 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,4 |
| Objętość otrzymanego roztworu [cm3] | 201 | 202 | 205 | 157 | 162 | 145 | 135 | 125 |
Do 8 kolb stożkowych o pojemności 250 cm3 z doszlifowanym korkiem przeniosłyśmy po 100cm3 każdego roztworu. Z pozostałej objętości pobrałyśmy do miareczkowania następujące objętości roztworów:
kolba nr 1,2 – 50cm3
kolba nr 3 – 25 cm3
kolba nr 4,5 – 10 cm3
kolba nr 6,7,8 – 5 cm3
Następnie miareczkowałyśmy 0,1 N NaOH po rozcieńczeniu wszystkich roztworów do około 50 cm3 wodą destylowaną. Do każdego roztworu dodałyśmy 2 krople fenoloftaleiny jako wskaźnika. Do wcześniej przygotowanych roztworów w 8 kolbach z doszlifowanym korkiem wsypałyśmy 3g odmierzonego na wadze analitycznej węgla aktywnego. Kolby zatkałyśmy i umieściłyśmy na wytrząsarce na czas 5 minut. Powstałą w ten sposób zawiesinę przefiltrowałyśmy przez sączek. Następnie z przesączów pobrałyśmy do miareczkowania nastepujące ilości roztworów:
kolba nr 1,2 – 50 cm3
kolba nr 3 – 25 cm3
kolba nr 4,5 – 10 cm3
kolba nr 6,7,8 – 5 cm3
| Nr Kolby | Objętość pobrana do miareczkowania | Objętość 0,1 N NaOH zużyta do miareczkowania początkowego | Początkowe stężenie kwasu | Objętość 0,1 N NaOH zużyta do miareczkowania końcowego | Stężenie równowagowe C | Zaadsorbowana masa kwasu x | Masa węgla aktywnego m |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | cm3 | cm3 | Val ∙ dm-3 | cm3 | Val ∙ dm-3 | g | g |
| 1 | 50 | 5,4 | 0,011 | 2,2 | 0,004 | 0,038 | 3 |
| 2 | 50 | 11,0 | 0,022 | 5,1 | 0,010 | 0,071 | 3 |
| 3 | 25 | 13,7 | 0,055 | 7,4 | 0,030 | 0,151 | 3 |
| 4 | 10 | 8,9 | 0,089 | 6,1 | 0,061 | 0,168 | 3 |
| 5 | 10 | 14,1 | 0,141 | 10,7 | 0,107 | 0,204 | 3 |
| 6 | 5 | 9,8 | 0,196 | 8,0 | 0,160 | 0,216 | 3 |
| 7 | 5 | 14,0 | 0,280 | 11,4 | 0,228 | 0,312 | 3 |
| 8 | 5 | 18,4 | 0,368 | 15,1 | 0,302 | 0,396 | 3 |
Obliczenia
Przy wyznaczaniu początkowego stężenia kwasu korzystałyśmy ze wzoru:
CH3O+ ∙ Vkw = COH- ∙ Vzas
CH3O+ = (COH- ∙ Vzas)/ Vkw
Wyliczymy przykładowe stężenie początkowe:
c1 = $\frac{0,1 \bullet 5,4}{50}$ = 0,011 [val ∙ dm-3]
Pozostałe wyliczałyśmy analogicznie.
Przy wyznaczaniu stężenia równowagowego C korzystałyśmy ze wzoru:
C = (V ∙ COH-)/Vroztworu
gdzie:
V - Objętość 0,1 N NaOH zużyta do miareczkowania końcowego
Wyliczymy przykładowe stężenie początkowe:
C1 = $\frac{2,2 \bullet 0,1}{50}$ = 0,004 [val ∙ dm-3]
Pozostałe wyliczałyśmy analogicznie.
Przy wyznaczaniu zaadsorbowanej masy kwau x korzystałyśmy ze wzoru:
x = Δc ∙ 60 ∙ Vkwasu
gdzie:
Δc - zmiana stężenia kwasu [val∙cm-3], wyliczane ze wzoru:
c =  stezenie poczatkowe kwasu −  stezenie koncowe kwasuÂ
Wyliczymy przykładową zaadsorbowaną masę kwasu x:
x = 0,006 ∙ 60 ∙ 0,1 = 0,038 [g]
Pozostałe wyliczałyśmy analogicznie.
| Nr kolby | Zaadsorbowana ilość kwasu x [mol] | S [$\frac{\text{mol}}{g}\rbrack$ | C/S | lgC | lgS |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,0006 | 0,0002 | 20,625 | -2,35655 | -3,67094 |
| 2 | 0,0012 | 0,0004 | 25,932 | -1,99140 | -3,40524 |
| 3 | 0,0025 | 0,0008 | 35,238 | -1,52871 | -3,07572 |
| 4 | 0,0028 | 0,0009 | 65,357 | -1,21467 | -3,02996 |
| 5 | 0,0034 | 0,0011 | 94,412 | -0,97062 | -2,94564 |
| 6 | 0,0036 | 0,0012 | 133,333 | -0,79588 | -2,92082 |
| 7 | 0,0052 | 0,0017 | 131,538 | -0,64207 | -2,76112 |
| 8 | 0,0066 | 0,0022 | 137,273 | -0,51999 | -2,65758 |
Obliczenia
Zaadsorbowaną ilość kwasu wyznaczyłyśmy ze wzoru:
$$x = \frac{zaadsorbowana\ masa\ kwasu\ x\ \lbrack g\rbrack}{60\lbrack\frac{g}{\text{mol}}\rbrack}$$
Wyliczymy przykładową zaadsorbowaną ilość kwasu x:
$x = \frac{0,038\ \lbrack g\rbrack}{60\lbrack\frac{g}{\text{mol}}\rbrack}$ = 0,0006 [mol]
Pozostałe wyliczałyśmy analogicznie.
Wartość S wyliczyłyśmy ze wzoru:
$$S = \ \frac{x}{m}$$
Wyliczymy przykładową wartość S:
$S = \ \frac{0,0006\ \lbrack mol\rbrack}{3\ \lbrack g\rbrack} = 0,0002\ $[$\frac{\text{mol}}{g}\rbrack$
Pozostałe wyliczałyśmy analogicznie.
Obliczone stałe:
42,189 = $\frac{1}{S\max}$ Smax = 0,02370
lgKF = - 1,386 KF = 0,04102
0,5052 = $\frac{1}{N}$ N = 1,98