Izoterma adsorpcji Gibbsa - wykład

Izoterma adsorpcji Gibbsa
Skład zespołu:
1. Katarzyna Stanisz............................
2. Hanna Skirzyńska............................
Data:
23.05.2013r.
Prowadzący ćwiczenie:
Dr inż. Marek Dąbrowski
Ocena i podpis prowadzącego:
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było wyznaczenie izotermy adsorpcji alkoholu butylowego na powierzchni wody oraz obliczenie wartości powierzchni zajmowanej przez jedną cząsteczkę butanolu.
Wykonanie ćwiczenia
1. Włączono termostat i nastawiono temperaturę na 20˚C.
2. Następnie przygotowano w pięciu kolbach miarowych o pojemności 50 cm3 roztwory butanolu o stężeniach (mol/dm3): 0,50; 0,30; 0,15; 0,08; 0,03.
3. Roztwory w kolbkach umieszczono w termostacie.
4. Wykonano pomiary napięcia powierzchniowego dla kolejnych roztworów, od najmniejszego stężenia do największego
5. Na końcu zmierzono wartość napięcia powierzchniowego dla roztworu o stężeniu 0,700 M.
Opracowanie wyników
Wartości napięcia powierzchniowego dla kolejnych roztworów przedstawiono w Tabeli 1.
Tabela 1. Stężenia, wartości napięcia powierzchniowego i odchylenia standardowego dla poszczególnych roztworów.
Stężenie
c/ mol*dm-3
Gęstość roztworu
g*cm-3
Napięcie powierzchniowe
σ/mN*m-1
Odchylenie standardowe
/mN*m-1
Ln(c/mol*dm-3)
0,029
0,9902
63,98
0,12
-3,5405
0,080
0,9935
54,53
0,22
-2,5257
0,150
0,9958
49,77
0,22
-1,8971
0,300
0,9969
41,18
0,10
-1,2040
0,500
0,9977
34,81
0,03
-0,6932
0,700
0,9854
30,44
0,02
-0,3567
Na podstawie danych w Tabeli 1. sporządzono wykres 1.
Wykres 1. Zależność napięcia powierzchniowego butanolu w funkcji f(ln(c))
Do skorelowania zmiennych zastosowano wielomian drugiego stopnia:
[σ] =mN*m-1 Współczynnik R² = 0,9985
Na podstawie otrzymanego równania obliczono pochodną dσ/d(ln(c)). Wynosi ona:

(…)

… sporządzono wykres zależności odwrotności nadmiaru powierzchniowego od odwrotności stężenia
Wykres 2. Wykres zależności odwrotności nadmiaru powierzchniowego od odwrotności stężenia
Prosta ma postać y= 0,0425x +1,8905
Aby wyznaczyć max użyłyśmy równania Langmuira, korzystając ze wzoru:
Przekształcając powyższy wzór i otrzymano następującą postać:
Powyższe równanie przybliżono równaniem liniowym o następującej postaci:
y=ax + b, gdzie:
, , , Z regresji liniowej otrzymano prostą o równaniu:
105 + 1,891*105 Sa= 51,30 Sb= 785,55
Z zależności b = obliczono wartość :
= 5,28 * 10-6 mol*m-2 Błąd obliczono za pomocą metody różniczki zupełnej.
tα dla n-2 stopni swobody i dla α=0,05; tα= 2,776
Δmax= 6,1*10-8 max= (5,28 ± 0,06)*10-6 mol·m-2 Następnie obliczono A korzystając z wartości stałej, korzystając z zależności: Zatem A=44,4 mol*dm-3 Za pomocą wykresu 3 pokazano izotermę adsorpcji Wykres 3. Zależność nadmiaru powierzchniowego od stężenia, aproksymowana izotermą Lagmuira
Następnie obliczono powierzchnię przypadającą na jedną cząsteczkę butanolu w warstwie powierzchniowej dla wartości korzystając ze wzoru; Otrzymano wartość:
Acz = 3,13*10-19 m2 Do obliczenia błędu wartości Acz użyto metodę różniczki zupełnej:
= 3,6*10-21 Z danych literaturowych (G.Barrow, Chemia Fizyczna, Warszawa 1978, str.646) odczytano wartość powierzchni zajmowanej przez jedną cząsteczkę butanolu, wynoszącą 2,45∙10-19 m2 Za pomocą powyższego wzoru obliczono błąd względny, którego wartość jest równa 21,7 %. Zatem wynik eksperymentalny różni się znacznie od literaturowego. Może to być spowodowane błędami przy wykonywaniu ćwiczenia…
... zobacz całą notatkę