Лабораторная работа №8
«Адсорбция на твердых адсорбентах»
При рассмотрении адсорбции из растворов на поверхности твердого тела следует учитывать, что кроме молекул растворенного вещества на поверхности адсорбента могут адсорбироваться и молекулы растворителя. Увеличение адсорбции одного компонента приводит к уменьшению адсорбции другого. Характер действующих сил и, следовательно, величина адсорбции зависят от строения и природы растворенного вещества, свойств поверхности адсорбента и природы растворителя.
Эмпирическое правило говорит о том, что чем лучше вещество растворяется в растворителе, тем хуже оно из этого растворителя адсорбируется. Полярные вещества лучше адсорбируются на полярном адсорбенте из неполярного растворителя, а неполярные вещества - на неполярных адсорбентах из полярных растворителей. К неполярным гидрофобным адсорбентам относятся уголь, сажа, сульфид железа, которые хорошо адсорбируют из водных растворов. Полярные гидрофильные адсорбенты (каолин, оксид алюминия, оксид кремния и т.д.) лучше адсорбируют вещества из углеводородных растворителей.
|
| Рисунок 8.1. Метилоранж |
|
| Рисунок 8.2 Метиленовая синь |
Цель работы. Определение влияния природы растворителя, адсорбента и адсорбата на адсорбцию веществ из растворов.
Реактивы и материалы: активированный уголь, растворы FeCl3, метиленовой сини, метилоранжа и K2Cr2O7, этиловый спирт, ацетон, гептан, хлороформ, дистиллированная вода. Стаканы объемом 50 мл – 6 штук, воронки для фильтрования, фильтровальная бумага.
Ход работы:
Опыт 1. Влияние природы растворителя на адсорбцию красителя (метилоранж) на активированном угле.
В одну пробирку или бюкс налить 5 мл водно-спиртового раствора красителя (раствор 1), а в три другие по 5 мл водного раствора красителя с одинаковыми концентрациями. Для приготовления растворов взять по 2,5 мл водного раствора красителя: в пробирку 1 добавить 2,5 мл спирта, а в пробирки 2, 3 и 4 по 2,5 мл воды. Опустить в растворы 0,1 г или 1/2 таблетки угля и взболтать. Через 45 мин сравнить интенсивность окраски растворов 1 и 2-4. Вывод и его объяснение запишите в лабораторный журнал. Растворы 2-4 использовать в опыте 4.
Опыт 2. Влияние заряда ионов адсорбата на адсорбцию на активированном угле
В 3 пробирки налить по 5 мл раствора FeCl3, метиленовой сини, метилоранжа и K2Cr2O7. Добавить 0,1 г или 1/2 таблетки угля. Через 15 мин сравнить, как изменилась окраска растворов после адсорбции. Уголь перенести на фильтр и промыть водой. Вымывается ли краситель водой? Уголь промыть 1-2 мл ацетона. Объяснить почему ацетон окрашивается.
Опыт 3. Влияние природы адсорбата. Определение класса красителя (кислотный или основной).
Адсорбентом в этом опыте является фильтровальная бумага, поверхность волокон которой при смачивании водой заряжается отрицательно за счет поверхностных гидроксильных групп. На сухую фильтровальную бумагу нанесите с помощью пипетки по одной капле метилоранжа и метиленовой сини. По степени растекания капель двух красителей определите какие по знаку заряды несут окрашенные ионы {Кр}- {Кр}+ . Капля с отрицательными ионами в силу их электростатического отталкивания от поверхности капилляров бумаги растекается (кислотный краситель), а капля с положительными ионами (основной краситель) не растекается, образуя концентрированное пятно.
Опыт 4. Определить влияние природы растворителя на десорбцию красителя с поверхности активированного угля.
Отфильтровать или аккуратно слить растворы из пробирок 2, 3 и 4 опыта 1 после адсорбции из водного раствора красителя. Затем на фильтр с углем налить три разных растворителя из предложенного списка - хлороформ, ацетон, гептан. В каком из растворителей лучше десорбируется краситель? Объясните результаты, сравнив диэлектрические проницаемости растворителей e.