Цель работы: опеределение размеров молекул красителя и его адсорбционных параметров.
Изучение адсорбции окрашенных веществ целесообразно проводить с использованием оптических методов исследования в силу того, что оптические свойства растворов красителей находятся в звисимости от концентрации.
В этой работе используется закон Бугера-Ламберта-Бэра
(3.1),
где D- оптическая плотность раствора;
I0, I интенсивность света, падающего и проходящего через раствор, соответственно;
ε - коэффициент поглощения света;
c - концентрация красителя;
l - толщина поглощающего слоя.
Для кювет постоянного размера , т.е. оптическая плотность пропорциональна количеству красителя в растворе.
Оптическая плотность измеряется при помощи фотокалориметра. Принцип действия прибора заключается в измерении фотопотока, возникающего в фотоелементе под действием полного светового потока I0 и потока, прошедшего через раствор I. Регистрирующее устройство фотокалориметра (микроамперметр) градуировано таким образом, что измеряемая величина фотопотока пропорциональна коэффициенту пропускания (верхняя шкала) или оптической плотности D (нижняя шкала).
Для работы с окрашенными веществами необходимо использование определенных светофильтров. Так, например, для работы с метиленовым синим - красный, для тропеолина - зеленый.
Оборудование и реактивы.
Электрический фотоколоримент ФЭК-1.
Колбы объемом 50 мл.
Воронки.
Фильтровальная бумага.
Растворы красителя (тропеолина или метиленового синего).
Дистиллированная вода.
Активированный уголь.
Ход работы
Разведением исходного раствора красителя приготовить 4 рабочих раствора (по 50 мл) с концентрациями, указанными преподавателем (снач).
Измерить оптическую плотность растворов для построения калибровочного графика:
а) при работе с тропеолином измеряют оптическую плотность рабочих растворов;
б) при работе с мителеновым синим 0,5 мл каждого рабочего раствора переносят в мерную колбу емкостью 50 мл, доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность полученных растворов.
Строят калибровочную прямую в координатах D=f(c).
Навески угля (1г) поместить в сухие колбы и, зафиксировав начало опыта, залить 40 мл соответствующих растворов при постоянном перемешивании.
Через два часа декантировать растворы с угля, измерять оптическую плотность растворов с равновесными концентрациями красителя. При работе с метиленловым синим растворы разводят водой в тех же пропорциях, что и исходные.
При помощи калибровочной прямой определить равновесные концентрации всех растворов (сравн).
Обработка результатов.
Количество вещества, адсорбированного единицей массы угля (А, моль/г), рассчитывают из сооношения:
(2.2)
где m - навеска активированного угля, г;
V - объем раствора красящего вещества, взятого для адсорбции, дм3.
Строят изотерму адсорции в координатах А=f(c). В данном случае используют уравнение изотермы Ленгмюра и по зависимости c/A=f(c) определяют предельную адсорбию А∞.
Зная удельную поверхность активированного угля (результаты Л.р.№2), рассчитывают площадь поверхности, занимаемую одной молекулой красителя (S0) на адсорбенте.
Оформление отчета.
Отчет должен содержать:
описание использованной установки; зависимость оптической плотности от концентрации красителя в исходных растворах;
график в координатах линеаризованного уравнения Ленгмюра;
рассчитанное значение площади поверхности, занимаемой одной молекулой красителя на адсорбенте;
выводы, сделанные в ходе работы.