Руководство к решению примеров и задач по коллоидной химии. Цыренова С.Б - 26 стр.

                                                                    А

                             LgC                                   LgK



     Рис.3.2.Изотерма адсорбции бензойной кислоты углем (уравнение Фрейндлиха в линейной форме)

      Отрезок ОА представляет собой lg К в уравнении Х/m = К С1 / n, а 1/n является tg α. Из
графика следует, что lg К = 0,53, следовательно, К = 3,4; tg α = 0,404; 1/n ≈ 0,4. Для данного
случая уравнение Х/ m =KC1/ n, можно записать так: Х/ m = 3,4 С 0,4
      2. Определить поверхностный избыток (кмоль/м2) при 10 оС для раствора, содержащего
50 мг/л пеларгоновой кислоты С8Н17СООН, поверхностное натяжение исследуемого раство-
ра 57,0. 10-3 н/м.
      Решение: По справочнику находим σ н 2 о при 10 0С:
      σ н 2 о = 74,22 10 -3 н/м. Определяем концентрацию кислоты в растворе
      С2 = 0,05 / 158 = 3,2. 10 - 4 к моль/м 3;
      С1 = 0.
По уравнению
               С dσ
       Г=−        ⋅     - изотермы адсорбции Гиббса находим поверхностный избыток:
               RT dc
                                      3,2 ⋅ 10−4       57 ,0 ⋅ 10−3 − 74 ,22 ⋅ 10−3
                             Г=−                     ⋅                              =
                                   8,314 ⋅ 103 ⋅ 283            3,2 ⋅ 10− 4
                                           7,318·10-9 кмоль/м2,
так как Г > 0, то адсорбция положительна.
      3. При адсорбции азота на активированном угле при 220 К получены следующие дан-
ные:
Р, Па         1870 6100         18000       33000          70000
     3 3
а 10 м /кг 5             14         23            32             41
Плотность газообразного азота ρ = 1,125 кг/м3. Постройте изотерму адсорбции в линейных
координатах. Рассчитайте константы а ∞ и К уравнения Ленгмюра. Определите удельную по-
верхность активированного угля.
      Решение: Площадь, занимаемая одной молекулой азота в насыщенном монослое, со-
ставляет Sо = 16.10 -20 м2.
      Линейная форма уравнения Ленгмюра выражается:
1/ а=1/ а ∞ + 1/(а ∞ к р)
Определим 1/а ∞ и 1/ р:
      (1/а).10- 3    0,20          0,07 0,03               0,02
      (1/р).10- 4 5,36             1,63 0,30               0,14
      Строим график зависимости (1/а )10 =f (1/р)10- 4. По графику находим 1/а∞ как отрезок,
                                                  -3

отсекаемый прямой на оси ординат. По графику тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс
равен 1/(а ∞ к). По формуле Sуд= а∞ Nа S0 определим удельную поверхность активированного
угля. Для расчета необходимо а ∞ выразить в моль/кг. Поэтому записываем Sуд= (а ∞ ρ / М )
Nа S0.
      По графику тангенс угла наклона прямой tg α=1/(a∞К). По формуле Sуд = а ∞ NA So оп-
ределим удельную поверхность активированного угля. Для расчета необходимо а∞ выразить
в моль/кг. Поэтому записываем Sуд=(а ∞. ρ/М) NA So