Адсорбция уксусной кислоты почвой

Опишите следующие основные понятия и закономерности темы:

■ поверхностное натяжение;

■ адсорбция, молекулярная адсорбция;

■ адсорбент, адсорбат, почва – как адсорбент;

■ изотермы адсорбции Лэнгмюра и Фрейндлиха;

■ поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Методика эксперимента

В четыре колбы на 250 см³ поместить по 100 мл раствора уксусной кислоты различной концентрации: 0,025 моль/л, 0,05 моль/л, 0,10 моль/л, 0,20 моль/л и добавить по 10 г почвы. Колбочки с растворами встряхивать в течение 15-20 минут для установления адсорбционного равновесия.

Во время отстаивания проб определить точную концентрацию исходных растворов уксусной кислоты титрованием 20,00 мл раствора кислоты раствором гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/л с индикатором. Результаты титрования записать в таблицу.

После установления адсорбционного равновесия растворы отфильтровать отдельно из каждой колбы. Когда отфильтруется весь раствор, в фильтрате определить титрованием равновесную концентрацию уксусной кислоты в четырех пробах так же, как и в случае исходных растворов. Результаты записать в таблицу.

Начальная концентрация кислоты, моль/л	Объем раствора NaOH, мл, затраченный на титрование	V1cр – V2ср
исходного раствора	равновесного раствора
титрование №	титрование №
			V1cр				V2ср
0,025
0,05
0,10
0,20

Адсорбированное количество уксусной кислоты Г выражается числом миллимолей кислоты, приходящейся на 100 г почвы, и определяется по уравнению:

,

где (V_1cр – V_2ср) – объем щелочи, эквивалентный количеству уксусной кислоты, адсорбированному из 20,00 мл раствора;

V _{кис.адс.} – объем раствора кислоты, взятый для адсорбции;

С(NаОН) – молярная концентрация щелочи;

V_{кис.титр.} – объем раствора кислоты, взятый для титрования;

m – масса почвы;

100 – число граммов почвы, на которое производится пересчет адсорбированного количества кислоты.

Подставляя данные опыта, уравнение для расчета адсорбированного количества кислоты принимает вид: Г = 5 (V_1cр – V_2ср).

Тогда равновесную концентрацию уксусной кислоты можно рассчитать по уравнению:

,

которое при V_{кис.титр.} = 20,00 мл и С(NаОН) = 0,1 моль/л принимает вид: С = 5 ∙ V_2ср.

Для построения изотермы адсорбции результаты опыта представляют в таблице:

Концентрация кислоты, моль/л	Г	С	lgГ	lgС
0,025
0,05
0,10
0,20

На миллиметровой бумаге представляется изотерма в координатах «Г – С». Полученная кривая описывается уравнением Фрейндлиха: , где Г – количество адсорбированной уксусной кислоты, ммоль/100 г почвы, К и 1/n – константы, определяемые графически. Определив численные значения констант К и 1/n и задаваясь любыми равновесными концентрациями раствора, можно вычислить по уравнению Фрейндлиха количество адсорбированного вещества.