Руководство к решению примеров и задач по коллоидной химии. Цыренова С.Б - 27 стр.

                                1 / а .1 0 -   3




                                                   α




                                1 /а ∞                    1 /р . 1 0 -   4



        Рис.3.3.Линейная форма уравнения Ленгмюра для адсорбции азота на активированном угле

         4. Удельная поверхность непористой сажи равна 73,7 м2 /кг. Рассчитайте площадь, за-
нимаемую молекулой бензола в плотном монослое, исходя из данных об адсорбции бензола
на этом адсорбенте при 293 К.
         р, Па                       1,03 1,29 1,74 2,50 6,67
         А. 102, моль/кг             1,57 1,94 2,55 3,51 7,58
         Предполагается, что изотерма адсорбции описывается уравнением Ленгмюра.
         Решение. В линейной форме уравнение Ленгмюра имеет вид:
         р/А = 1/ А∞. К + р/А∞
         Рассчитываем значения р/А:
р/А 10-2,Па . кг/моль 0,656 0,668 0,68 0,712 0,879
     .

р,Па                       1,03 1,29 1,74 2,50              6,67
         По этим данным строим график в координатах уравнения Ленгмюра в линейной форме
Р/А=f(Р).
         Из графика находим А∞ = р/ (р/А) = 25,2. 10-2 моль/кг.
         Удельная поверхность адсорбента связана с емкостью слоя А∞ соотношением Sуд = А∞ .
   .
S0 NА.
         Площадь, занимаемая молекулой бензола в плотном монослое, равна
         S0 = Sуд /(А∞. NА) =
         = 73,7. 10 3/(6,02 . 1023. 25,2.10 -2)=0,48.10-18м2 =0,48 нм 2.
         5. Используя уравнение Ленгмюра, вычислите адсорбцию валериановой кислоты и
площадь Sо, приходящуюся на молекулу на поверхности раздела водный раствор - воздух
при Т = 350 К и концентрации С = 0,0001 кмоль/м3, если известны константы уравнения
Шишковского: а=17,7•10-3; в = 19,72.
         Решение: По уравнению Шишковского σ= σ - а ln (1 + вс). После дифференцирования
получим
dσ /dс = а в / (1 + вс).
         Подстановка правой части этого уравнения в уравнение Гиббса приводит к выражению:
                                               Г = (aв /RT) c/ (1+bc)
         При сопоставлении данного уравнения с уравнением Ленгмюра
                                                                 kc
                                                      A = A∞ ⋅
                                                               1 + kc
видим, что к = в = 19,72
     а = 17,7⋅10-3
и а ∞ = а /RT = 17,7 10-3 / 8,314. 10 3 . 350 = 6,08 10 -9
 Sо = 1/А∞ N A = 1/6,08 .10 -9 . 6,02 .10 23 = 27 .10-20 = 0,27 нм2
         6. Ниже приведены экспериментальные данные по адсорбции азота на ТiО2 при 750 К
      -2
р10 ,Па          60,94 116,41 169,34 218,65 272,25
А, моль/кг 0,367               0,117      0,467      0,512      0,567
         Постройте график, соответствующий линейному уравнению БЭТ.
         Найдите А∞ и С. Рассчитайте удельную поверхность адсорбента.
Давление насыщенного пара азота при указанной температуре Рs = 78,3 10 3 Па, площадь,
занимаемой одной молекулой азота S o = 0,16 нм 2 .