. Определение удельной поверхности пористого носителя по адсорбции органической кислоты из раствора Приборы: конические колбы на 250 см3 (6 шт.), конические колбы на 100 см3 (8шт.), мерный цилиндр на 100 см3 , пипетки на 10 см3 , бюретки на 25 см3 (3 шт.), весы технические. Реактивы: активированный уголь, 0,4 н. раствор уксусной кислоты, 0,4 н. раствор КОН, раствор фенолфталеина. Адсорбция растворённых веществ твёрдыми адсорбентами подчиняется общему правилу: чем лучше данный растворитель смачивает поверхность адсорбента, тем меньше адсорбция молекул растворённого вещества из этого растворителя на данной поверхности, и наоборот, если растворитель плохо смачивает твёрдую поверхность, адсорбция молекул растворённого вещества на ней будет велика. 12 Порядок выполнения работы Готовят шесть растворов по 100 см3 различной концентрации смешением указанных в табл. 1 объёмов 0,4 н. раствора уксусной кислоты и дистиллированной воды. Каждый раствор делят на две равные части по 50 см3 . Первые части используют для определения концентрации растворов до адсорбции. Таблица 1 Соотношение воды и кислоты в рабочих растворах Номер колбы 1 2 3 4 5 6 Кислота, см3 100 80 65 50 30 10 Вода, см3 0 20 35 50 70 90 Во вторые части растворов вводят по 1 г пористого носителя в каждый раствор и выдерживают при периодическом встряхивании в течение 1 часа. Затем через бумажные складчатые фильтры растворы отфильтровывают и определяют концентрации растворов после адсорбции. Концентрации растворов до (Со) и после (С) адсорбции определяют титрованием 0,4 н. раствором КОН в присутствии фенолфталеина. Концентрацию кислоты Ск (кмоль/м3 ) рассчитывают по уравнению Ск=(Сщ*Vщ)/Vк, где Сщ – концентрация раствора щёлочи, кмоль/м3 ; Vщ – объём щёлочи, пошедший на титрование, м3 ; Vк – объём кислоты, взятой для титрования, м3 . В табл. 2 вносят экспериментальные и расчётные данные. Количество кислоты, адсорбированной на носителе, вычисляют по формуле A=((Со-С)*V)/m, где Со, С – концентрация кислоты до и после адсорбции, кмоль/м3; V – объём раствора, из которого осуществляется адсорбция, м3; m – масса носителя, кг. Затем определяют отношение концентрации раствора кислоты после адсорбции к величине адсорбции С/А и строят график в координатах С/А = f(С). Таблица 2 Экспериментальные и расчётные данные по адсорбции уксусной кислоты на носителе Номер колбы До адсорбции После адсорбции А, кмоль/кг С/А Fуд, м 2 /кг Vщ, м 3 Со, кмоль/м3 Vщ, м 3 С, кмоль/м3 Из графика находят предельное значение адсорбции Аm как котангенс угла наклона прямой к оси абсцисс. Котангенс угла вычисляют как отношение катетов треугольника с учётом масштаба осей координат (ctg = x/y). По величине удельной адсорбции определяют удельную поверхность носителя Fуд = Am · So · Na, где Na = 6,02 · 1026 молекул/кмоль; So – площадь поперечного сечения молекулы, м2. До адсорбции. Объемы титранта (Колбы 1-6): 9,5; 7,7; 6,2; 4,7; 3,2; 2,0 см3 После адсорбции. Объемы титранта (Колбы 1-6): 8,8; 6,7; 5,6; 4,1; 2,9; 1,8 см3

Для определения удельной поверхности пористого носителя по адсорбции уксусной кислоты необходимо выполнить ряд этапов, используя предоставленные данные. Давайте пройдемся по ним шаг за шагом. ### Шаг 1. Подготовка растворов Сначала согласно таблице 1 мы готовим шесть растворов уксусной кислоты, смешивая указанные объемы 0,4 н. раствора уксусной кислоты и дистиллированной воды. Каждый раствор будет иметь разную концентрацию уксусной кислоты. ### Шаг 2. Определение концентрации до адсорбции Каждый подготовленный раствор делим на две равные части по 50 см³. Первые части (50 см³) используем для определения концентрации растворов до адсорбции. Для этого осуществляем титрование с использованием раствора КОН. ### Шаг 3. Титрование По результаты титрования получаем следующие объемы раствора КОН для определения начальных концентраций (до адсорбции) уксусной кислоты: - Колба 1: 9.5 см³ - Колба 2: 7.7 см³ - Колба 3: 6.2 см³ - Колба 4: 4.7 см³ - Колба 5: 3.2 см³ - Колба 6: 2.0 см³ Теперь рассчитываем начальную концентрацию уксусной кислоты (Со) в каждом случае по формуле: \[ Ск = \frac{Сщ \cdot Vщ}{Vк} \] где: - \( Cщ \) - концентрация раствора щелочи (0.4 н), - \( Vщ \) - объем щелочи, использованный для титрования, - \( Vк \) - 50 см³ (0.05 л). ### Шаг 4. Определение концентраций после адсорбции Во вторые части растворов добавляем по 1 г активированного угля, перемешиваем и оставляем в течение 1 часа. Затем фильтруем их и проводим титрование тех же растворов, чтобы получить окончательную концентрацию (С). По предоставленным данным, объемы титранта для определения концентраций после адсорбции составляют: - Колба 1: 8.8 см³ - Колба 2: 6.7 см³ - Колба 3: 5.6 см³ - Колба 4: 4.1 см³ - Колба 5: 2.9 см³ - Колба 6: 1.8 см³ ### Шаг 5. Расчет адсорбции Количество кислоты, адсорбированной на носителе, вычисляем по формуле: \[ A = \frac{(Со - С) \cdot V}{m} \] где: - \( Со \) – концентрация до адсорбции, - \( С \) – концентрация после адсорбции, - \( V \) – объем раствора (0.05 м³), - \( m \) – масса носителя (1 г = 0.001 кг). ### Шаг 6. Расчет отношения концентрации После получения значений для A, вычисляем отношение концентрации уксусной кислоты после адсорбции к величине адсорбции \( \frac{С}{A} \) и строим график в координатах \( \frac{С}{A} = f(С) \). ### Шаг 7. Определение предельного значения адсорбции С графика мы определяем предельное значение адсорбции \( Aм \), который являет собой котангенс угла наклона прямой к оси абсцисс. Котангенс угла можно рассчитывать как отношение катетов треугольника, основываясь на масштабах осей. ### Шаг 8. Расчет удельной поверхности Удельная поверхность носителя рассчитывается по формуле: \[ Fуд = Aм \cdot S0 \cdot N_a \] где: - \( N_a = 6.02 \times 10^{26} \) молекул/кмоль, - \( S0 \) – площадь поперечного сечения молекулы (уксусной кислоты, которую необходимо взять из литературных данных или предположить). ### Заключение Таким образом, после того как вы пройдете через все эти шаги, вы сможете получить удельную поверхность пористого носителя, используя данные, полученные в процессе эксперимента. Не забудьте подставить все расчеты в соответствующие формулы и провести необходимые вычисления. Если потребуется уточнение по каким-то конкретным расчетам, дайте знать!