Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов Ю. Г. -> "Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии" -> 18

Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.

Фролов Ю. Г., Гродский А. С, Назаров В. В., Моргунов А. Ф., и др. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. Под редакцией Ю. Г. Фролова и А. С. Гродского — М.:«Химия», 1986. — 216 c.
Скачать (прямая ссылка): praktikum-colloid.djvu
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 97 >> Следующая

: дс = - ЯГ 1п Я (II. 7)
Зная стандартную энтальпию и энергию Гиббса, легко вычислить стандартную энтропию адсорбции.
Поверхностно-активные вещества отличаются высокой адсорбционной способностью, и для них А ~ Г. Это позволяет применительно к ПАВ совместно решить уравнения Гиббса (1.21) и Генри (П. 1). ¦Совместное решение дает линейную изотерму поверхностного натяжения при малых концентрациях ПАВ в растворе: -
а = а0 - КгЯТс ' (II. 8)
где 0о — поверхностное натяжение растворителя.
Принимая разность о0 — о за поверхностное (двухмерное) давление я, получим уравнение состояния идеального двухмерного газа:
яза = ЯТ (11.9)
где ям — поверхность, на которой распределен 1 моль ПАВ.
Совместное решение адсорбционного уравнения Гиббса (1.21)' с уравнением Ленгмюра (II. 2) для ПАВ дает уравнение Шишковского, связывающее изменение поверхностного натяжения раствора с концен-
• трацией растворенного ПАВ в объеме:
а = 0О - А^ЛТ 1п (1 + Кс) (11.10)
В этом случае уравнение состояния двухмерного газа имеет вид
1 Я(5м-5м,о) = ЯГ (11.11)
где 5М, о = 1/Лоо, т. е. поверхность, занимаемая 1 моль ПАВ в адсорбционно насыщенном мономолекулярном слое. / - - '
Уравнения Гиббса, Генри, Ленгмюра и Шишковского по экспериментальным данным о поверхностном натяжении растворов позволяют (рассчитать следующие величины и характеристики: адсорбцию ПАВ !на межфазной границе раствор — воздух и раствор — твердый адсор-'бент; толщину адсорбционного слоя; линейные размеры молекул ПАВ; предельную адсорбцию поверхностного мономолекулярного слоя; удель- -ную поверхность твердого адсорбента, катализатора, а также исследо-"" вать свойства поверхностных пленок.
В настоящее время широко распространена ионообменная адсорбция с помощью ионитов, которые представляют собой твердую матрицу с ионогенными функциональными группами. Если матрица несет отрицательный заряд (фиксирован анион), а обмениваются катионы, ад-сорбент является катионитом. Если матрица заряжена положительно, а подвижные противоионы несут отрицательный заряд, адсорбент явля-
* ется анионитом. Иониты со смешанными группами называют амфо-литами.
Основными характеристиками ионообменных адсорбентов являются их обменная емкость и константа ионного обмена, характеризующая избирательную способность ионита. Обменная емкость — количество ионов (в эквивалентах), поглощенных единицей массы сорбента или
39
единицей объема набухшего ионита. При ионообменной адсорбции происходит стехиометрический обратимый обмен ионов Мц и М2 между объемом раствора электролитов и адсорбентом:
г2Щ + ггМ.2 ^Мг + г2М.г (II. 12)
где М,иМа — ионы, адсорбированные на ионите.
Равновесное состояние описывается уравнением константы ионного обмена:
аг'а?2
(ПЛЗ)
где а и а — термодинамические активности обменивающихся ионов соответственно в ионите и растворе; 2(, г2 — заряды ионов 1 и 2.
Возводя левую и правую часть полученного выражения в степень, равную 1/(2122), получаем уравнение Никольского для обмена поливалентных ионов:
а},/г'а\/г'
К'—^Г <ПЛ4)
На практике обычно вместо активностей используют концентрации.
С помощью ионообменной адсорбции можно извлечь ионы или разделить их, изменить кислотность раствора или сделать его нейтральным и т. д.
Адсорбция лежит в основе метода разделения компонентов смесей, называемого хроматографией. Хроматографическое разделение происходит при движении подвижной фазы (раствор, газовая смесь) относительно другой неподвижной фазы (обычно адсорбент или инертный носитель, пропитанный жидкостью) вследствие различного сродства разделяемых веществ с фазами.
В зависимости от агрегатного состояния контактирующих фаз различают четыре вида хроматографии: газоадсорбционную, газожидкостную, жидкостно-адсорбционную, 'жидкостно-жидкостную. По оформлению процесса хроматографию делят на колоночную и плоскослойную (тонкослойную и на бумаге). Существует три метода проведения хроматографии: фронтальный, вытеснительный и элюентный (проявитель-ный). При первом методе разделяемую смесь непрерывно подают через хроматографическую колонку. В вытеснительном и проявительном методах после подачи разделяемой смеси в колонну вводят соответственно или вытеснитель, который сорбируется лучше разделяемых веществ, или чистый растворитель, слабо реагирующий с адсорбентом.
Работа 6. ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ ПАВ ИЗ РАСТВОРОВ НА ТВЕРДОМ АДСОРБЕНТЕ
Цель работы: получение изотерм поверхностного натяжения растворов ПАВ на границе с воздухом; определение предельной адсорбции ПАВ из водного раствора на угле; вычисление удельной поверхности адсорбента.
д_Хипичные ПАВ имеют асимметрично построенные молекулы, состоящие из двух частей: активной полярной группы, хорошо взаимодействующей с молекулами воды, типа —ОН, —СООН, —N112, —N0:,
40
—БОзН, —БС^а, — СОСЖа и др., и неполярной гидрофобной группы — углеводородного радикала.
Такие дифильные молекулы, способные взаимодействовать одновременно с полярными и неполярными средами, самопроизвольно накапливаются на границах раздела фаз, понижая энергию Гиббса поверхности и образуя адсорбционный слой определенной структуры. В адсорбционных слоях молекулы ПАВ ориентируются полярными группами в сторону полярной среды (воды), а гидрофобной неполярной частью — в сторону менее полярной фазы (воздуха, углеводородной жидкости). По мере заполнения поверхности раздела вода — воздух молекулами ПАВ поверхностное натяжение на этой границе резко снижается. В разреженных адсорбционных слоях молекулы ПАВ располагаются вдоль поверхности. Такое, расположение ПАВ приводит к наибольшему экранированию молекуЛ воды и обеспечивает минимальное поверхностное натяжение раствора. \
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 97 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed