Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Коми филиал ГБОУ ВПО Кировская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России

Кафедра химии, физики и биологии

Занятие № 14 по Химии.

Руководство для студентов.

Поверхностные явления. Адсорбция.

Значение темы: Адсорбция - одно из поверхностных явлений, протекающих на межфазной поверхности самопроизвольно и уменьшающих избыточную поверхностную энергию. Примерами адсорбции в биологических системax, имеющих огромные межфазные поверхности, являются: избирательная адсорбция токсинов различными тканями, избирательная адсорбция антител на поверхности чужеродных белков - антигенов (явления иммунитета), ускорение оседания эритроцитов - СОЭ при патологических процессах, участие желчных кислот (ПАВ) в процессе пищеварения и др.

В медицине на явлениях адсорбции основаны детоксикационная терапия – гемосорбция, лечение желудочно-кишечных отравлений и метеоризма активированным углем- (карболеном), использование противогаза, получение детского питания из коровьего молока (ионообменная адсорбция), хроматография в клиническом анализе и др.

Цель занятия:

1. Изучить причины и закономерности поверхностных явлений (на примере адсорбции) на различных видах межфазных поверхностей.

2. Познакомиться с практическим применением и медико-биологическим значением адсорбционных явлений.

Задание для домашней подготовки к занятию:

1. Сформулируйте понятия: фаза, гомогенная и гетерогенная система.

2. Что называют дисперсностью вещества, степенью дисперсности, дисперсной системой, дисперсной фазой, дисперсионной средой? Как классифицируют состояние вещества по степени дисперсности?

3. Приведите классификацию дисперсных систем по агрегатному состоянию образующих их фаз.

4.Каковы особенности состояния вещества на границе раздела фаз? Что такое избыточная поверхностная энергия и пограничное (поверхностное) натяжение? Каковы возможные пути самопроизвольного уменьшения поверхностного натяжения?

5. Сформулируйте определения понятий: сорбция, сорбент, сорбат (сорбтив). Как классифицируют сорбционные процессы в зависимости от механизма сорбции? Какова природа адсорбционных сил? Как влияет температура на равновесие процессов адсорбции - десорбции?

6. В чем состоят особенности адсорбции paстворенных веществ на поверхности раздела между жидкостью и газом? Как классифицируют вещества по их поверхностной активности? Каково строение. Каково строение и ориентация молекул поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз? Запишите уравнение Гиббса и объясните смысл входящих в него величин. Что такое положительная и отрицательная адсорбция? Сформулируйте правило Дюкло-Траубе.

7. Как Вы представляете процесс адсорбции вещества из газовой фазы на поверхности твердого адсорбента? Какова зависимость количества адсорбированного вещества oт величины и состояния адсорбирующей поверхности, природы адсорбента и адсорбата, а также" от внешних условий? Что такое удельная адсорбция, предельная адсорбция? Приведите основные положения теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.

8. Каковы возможные варианты взаимодействия жидкости с твердой поверхностью (смачивание) и как классифицируют адсорбенты в зависимости от их смачиваемости водой? Охарактеризуйте влияние смачиваемости поверхности адсорбента растворителем на адсорбируемость растворенного вещества - неэлектролита или слабого электролита. В чем заключается правило уравнивания полярностей?

9. Какова основное закономерности адсорбции сильных электролитов из растворов на твердой поверхности (ионная адсорбция)? Сформулируйте правило Панета-Фаянса.

10. Какова природа явления ионного обмена (ионообменной адсорбции) и в чем состоит отличие ионнообменной адсорбции от ионной? Приведите классификацию ионообменных материалов (ионитов), охарактеризуйте структуру ионитов с точки зрения природы ионогенных групп.

11. Приведите примеры применения физической адсорбции и ионного обмена в промышленности, технике, медицине и лабораторной практике, охарактеризуйте медико-биологическое значение адсорбционных и ионообменных явлений.

12. Что такое хроматография (хроматографический анализ), в чем состоит сущность метода? Какие виды хроматографии Вы знаете? Каковы наиболее существенные достоинства и возможные области применения хроматографии?

Литература:

1. Равич-Щербо M.И., Анненков Г.A. Физическая и коллоидная химия. 2-е изд. М.: Высшая школа - I968 - с.108-114, 130-149.

2. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа - 1975-с.132-133, 158-174.

3. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия - 1988 - гл. Х - Дисперсионные системы.

4. Захарченко В.Н. Коллоидная химия. М.: Высшая школа – 1974 - с.7-11.

Лабораторная работа № 9а

Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

Цель работы

Определить величину адсорбции уксусной кислоты из ее водного раствора на неполярной поверхности активированного угля на основе колориметрического и потенциометрического титрования раствора кислоты до и после адсорбции. Определить параметры уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха, удельную поверхность адсорбента S_уд, определить рК уксусной кислоты потенциометрическим методом.

Теоретическая часть

См. темы “Адсорбция в системе тв. сорбент - раствор, изотермы адсорбции, потенциометрия”.

Порядок выполнения работы

1) В мерной колбе вместимостью 100 мл приготовить путем разбавления одномолярного раствора уксусной кислоты раствор заданной концентрации. Для этого рассчитать необходимый объем исходного 1 М раствора CH₃COOH, отобрать его из бюретки в мерную колбу на 100 мл, разбавить дистиллированной водой до метки, тщательно перемешать.

2) В коническую колбу отобрать пипеткой 50 мл приготовленного раствора уксусной кислоты, внести 1 г толченого активированного угля и интенсивно перемешивать суспензию в течение 30 мин. до установления адсорбционного равновесия.

3) Заполнить бюретку 0,1 М рабочим раствором щелочи.

4) Уточнить начальную концентрацию С_нач уксусной кислоты в приготовленном растворе. Для этого рассчитать оптимальный объем аликвоты, исходя из величины заданной концентрации и концентрации рабочего раствора щелочи, отобрать аликвоту в колбу для титрования, добавить » 20-30 мл дистиллированной воды и титровать в присутствии фенолфталеина. Титрование повторить 2-3 раза; точность параметра титрования ± 0,1 мл.

5) Профильтровать суспензию угля через воронку с бумажным фильтром, отбросив первые » 10 мл фильтрата. Определить равновесную концентрацию раствора уксусной кислоте после адсорбции (в фильтрате). Для этого в колбу для титрования отобрать аликвоту фильтрата, добавить » 20-30 мл дистиллированной воды и титровать в присутствии фенолфталеина. Титрование повторить 2-3 раза; точность параметра титрования ± 0,1 мл.

Таблица 1

Результаты определения адсорбции уксусной кислоты из ее водного раствора на поверхности активированного угля (m_адс=1 г, объем раствора для адсорбции 50 мл, C(1/1 NaOH)=0,1 моль/л, индикатор - фенолфталеин

Выводы

№ титр	V_ал	до адсорбции	после адсорбции	Г, ммоль/г	1/Г	lgГ	lgC_равн	1/С_равн
1 2 3		... ... ... V_ср=	... ... ... V_ср=

Лабораторная работа №9б

Экстракция. Определение коэффициента распределения йода

между двумя жидкими несмешивающимися фазами

Экстракцией называется процесс извлечения вещества, растворенного в одном растворителе, другим растворителем (экстрагентом), который не смешивается с первым и лучше растворяет извлекаемое вещество.

Экстракцию широко применяют в фармации для извлечения из растительного сырья эфирных масел, алкалоидов и других физиологически активных веществ, продуктов органического синтеза из их водного раствора, для разделения лекарственных препаратов и их метаболитов, для выделения этих соединений из биологических жидкостей.

В основе процесса экстракции лежит принцип: подобное растворяется в подобном, т.е., соединения с преобладающим ионным и ковалентным полярным типом связи лучше растворяются в полярных растворителях; соединения с ковалентным неполярным типом связи - в неполярных несмешивающихся с водой растворителях: четыреххлористом углероде CСl₄, хлороформе СНСl₃, бензоле, толуоле, ксилоле, эфире и т. д.

Если водный раствор, содержащий извлекаемое вещество А, привести в контакт с органическим растворителем (экстрагентом), полученную систему хорошо перемешать, взболтать, то через некоторое время она расслоится и образуется две фазы: водная и органическая, а вещество А перераспределится между ними и установится экстракционное равновесие:

А_{(водная фаза-рафинат)} = А_{(органическая фаза-экстракт)}

Коэффициент распределения условно принято выражать отношением равновесной концентрации распределяемого вещества А в органической жидкости С(А)^{экстракт} к его концентрации в водной фазе С(А)^{рафинат}:

К_{распред}= (1)

Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!