Используя уравнение ленгмюра вычислить адсорбцию азота на цеолите

Видео:Уравнение ЛенгмюраСкачать

Окклюзия

Окклюзия — поглощение газов металлами (сплавами) или их расплавами с образов, растворов или химических соединений (оксидов, нитридов, гидридов и т.п.). При окклюзии газы поглощаются не поверхностным слоем, а всем объемом поглотителя, подобно абсорбции (растворению) газов в жидкостях. При окклюзии в отличие от поверхностной адсорбции примеси поглощаются по всей массе осадка внутри его кристаллов.

Наиболее, характерна окклюзия газов, например Н2, металлами VIII группы Периодической системы элементов. Так, при комнатной температуре 1 объём иридия поглощает более 800, а палладия — более 700 объёмов водорода. Окклюдированный газ даёт с металлами твёрдый раствор; иногда часть поглощённого газа образует с ними химические соединения (гидриды, нитриды и др.).

Твёрдое тело, поглощающее газ, называют сорбентом (адсорбентом, абсорбентом). Газ или пар, поглощаемый сорбентом, называют сорбатом (адсорбатом, абсорбатом).

Видео:Как найти адсорбцию?Скачать

Капиллярная конденсация

Капиллярная конденсация — сжижение пара в капиллярах, щелях или порах в твердых телах. Капиллярная конденсация обусловлена наличием у адсорбента мелких пор. Пары адсорбтива конденсируются в таких порах при давлениях, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью вследствие образования в капиллярах вогнутых менисков. Возникновение этих менисков следует представлять как результат слияния жидких слоев, образовавшихся на стенках капилляра вследствие адсорбции паров. Возникновение вогнутых менисков возможно только в том случае, если образовавшаяся жидкость смачивает стенки капилляра.

Явление конденсации отлично от физической адсорбции. Элементарная теория капиллярной конденсации не учитывает специфического действия поверхностных сил. Адсорбция может происходить на плоских поверхностях, тогда как капиллярная конденсация в таких условия невозможна.

Для расчета изотерм капиллярной конденсации используют модельные системы — решеточные системы, упаковки из частиц правильной формы. Чаще уравнения капиллярной конденсации используют для решения обратной задачи, то есть определяют размеры пор и их распределение по размерам на основании изотерм, с привлечением модельных представлений о геометрии порового пространства. Капиллярная конденсация может наблюдаться не только в системах жидкость-пар, но и в промерзающих пористых телах при наличии прослоек незамерзающей воды на внутренней поверхности пор.

Большую роль капиллярная конденсация играет также в процессах сушки, удерживания влаги почвами и другими пористыми материалами. Отрицательное капиллярное давление может удерживать вместе смачиваемые жидкостью частицы, обеспечивая прочность таких структур. В случае несвязных пористых тел возможна их объемная деформация под действием капиллярных сил — так называемая капиллярная контракция. Капиллярная конденсация может быть причиной прилипания частиц пыли к твердым поверхностям, разрушения пористых тел при замораживании сконденсированной жидкости в порах. Для уменьшения эффекта капиллярной конденсации используют лиофобизацию поверхности пористых тел.

Задачи [8, стр. 70-75]

1. Вычислить степень адсорбции фенола на поверхности капель эмульгированного масла по экспериментальным данным зависимости поверхностного натяжения водного раствора фенола от его концентрации:

Видео:5.1. Адсорбция. Классификация адсорбцииСкачать

Часть 3. Адсорбция на границе газ — твердое тело, раствор — твердое тело.

1. При адсорбции углекислого газа на саже с удельной поверхностью 73,7·10 3 м 2 /кг были получены следующие данные:

Рассчитайте площадь, занимаемую молекулой углекислого газа в плотном монослое, предполагая, что изотерма адсорбции описывается уравнением Ленгмюра.

2. По уравнению Ленгмюра вычислите величину адсорбции азота на цеолите при давлении 1,5·10 2 н/м 2 , если A_max= 38,9·10 -3 кг/кг, К = 0,156·10 -2 .

3. При адсорбции газообразного азота на активированном угле при 194 К были получены следующие данные:

Значения А даны для азота при нормальных условиях. Рассчитайте постоянные в уравнении Ленгмюра и удельную поверхность активного угля, принимая плотность газообразного азота равной 1,25 кг/м 3 , а площадь, занимаемую молекулой азота на поверхности адсорбента, равной 0,16 нм 2 .

4. По константам уравнения Ленгмюра Г_макс = 18,2٠10 -3 кг/кг и К = 0,1·10 -2 рассчитайте величину адсорбции углекислого газа на активном угле при давлении газа, равном 4×10 3 Н/м 2 ,

5. Используя уравнение БЭТ, рассчитайте удельную поверхность адсорбента по данным адсорбции азота:

Площадь, занимаемая молекулой азота в плотном монослое, равна 0,16 нм 2 , плотность азота 1,25 кг/м 3 .Рассчитайте удельную поверхность порошка стали, принимая s_о молекулы стеариновой кислоты в насыщенном монослое 0,20 нм 2 .

6. По приведенным данным рассчитайте (по БЭТ) удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола на твердой поверхности. Площадь, занимаемая одной молекулой бензола s_о = 49×10 -2 м 2 .

7. При адсорбции углекислого газа на активированном угле получены следующие данные:

Определите константы уравнения Бедекера-Фрейндлиха.

8. По приведенным данным рассчитайте (по БЭТ) удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола, если s_о = 0,49 нм 2 .

9. По изотерме адсорбции бензола определите удельную поверхность адсорбента (Т = 293 К, s_о = 49×10 -20 м 2 )

10. По экспериментальным данным адсорбции этана на цеолите при 298 К рассчитайте константы уравнения БЭТ:

Давление насыщенного пара р_s = 37×10 5 Н/м 2 .

11. По экспериментальным данным адсорбции углекислого газа на цеолите при -17 о С рассчитайте константы уравнения БЭТ, если давление насыщенного пара р_s = 23,7×10 5 Н/м 2 .

12. Используя константы эмпирического уравнения Бедекера – Фрейдлиха β = 1,6×10 -3 и 1/n =0,48, построите изотерму адсорбции углекислого газа на активированном угле при 2 0 С в интервале давлений от 2×10 2 до 20×10 2 Н/м 2 .

13. Определите константы уравнения Фрейндлиха для адсорбции бензойной кислоты на угле по следующим данным:

14. При адсорбции неионого ПАВ RO(CH₂CH₂O)₈H (R – С₁₀) на саже из водного раствора различной концентрации получены следующие экспериментальные данные:

Определите удельную поверхность адсорбента, если площадь, занимаемая одной молекулой ПАВ s_о = 0,86∙10 нм 2 .

15. При адсорбции из водного раствора ПАВ на гидрофобной поверхности образуется насыщенный адсорбционный слой толщиной 6,25×10 -10 м. Рассчитайте молекулярную массу ПАВ, если его плотность 890 кг/м 3 , а площадь, занимаемая одной молекулой в насыщенном слое s_о=29,7×10 -20 м 2 .

16. Вычислите константу скорости адсорбции полибутадиена на сульфате кальция из растворов в гексане (концентрация раствора 1%, Т = 293 К) по следующим экспериментальным данным:

17. При адсорбции стеариновой кислоты на сульфате кальция из толуольного раствора различной концентрации получены следующие экспериментальные данные:

Определите удельную поверхность адсорбента, если известно, что площадь, занимаемая одной молекулой кислоты в насыщенном монослое, равна 0,205 нм 2 .

18. Вычислите константу скорости адсорбции лаурилдиметилбензиламмоний хлорида на силикагеле из водных растворов при 026 о С по следующим экспериментальным данным:

19. Используя константы эмпирического уравнения Фрейндлиха b =1,5×10 -4 и 1/n = 0,32 построить изотерму адсорбции пропионовой кислоты на угле при 290 К в интервале концентраций от 0,03×10 -3 кмоль/кг до 0,66×10 -3 кмоль/кг.

20. Полистирол с молекулярной массой 3×10 5 адсорбируется из толуольного раствора на углеродном волокне, имеющим удельную поверхность 0,12 м 2 /кг. Величина предельной адсорбции при образовании монослоя равна 0,033 кг/кг. Рассчитайте площадь, приходящуюся на 1 молекулу полистирола в плотном монослое.

21. При адсорбции полибутадиена из раствора в гексане при температуре 293К на сульфате кальция получены следующие экспериментальные данные:

Определите константы уравнения Ленгмюра.

22. Рассчитайте константы уравнения Ленгмюра по результатам адсорбции стеариновой кислоты из растворов в н-гексане при различной концентрации на порошке стали:

23. Определите краевой угол смачивания, образованный каплей воды на твердом теле, если поверхностные натяжения на границе воздух — твердое тело, жидкость — твердое тело и жидкость-воздух соответственно равны 0,067; 0,020 и 0,074 Дж/м 2 .

24. Рассчитайте работу адгезии для воды, глицерина и бензола, смачивающих фторопласт. Поверхностное натяжение (на границе с воздухом) воды, глицерина и бензола соответственно равны 71,96; 63,2 и 28,9 мДж/м 2 , а краевые углы составляют 108, 100 и 46°.

25. Вычислите коэффициент растекания и определите, будет ли растекаться нормальный гексан по воде, если работа когезии для гексана 0,0368 Дж/м 2 , а работа адгезии гексана к воде 0,0401 Дж/м 2 .

26. Краевой угол воды на парафине равен 111° при 298 К. Для 0,1 М раствора бутиламина в воде поверхностное натяжение составляет 56,3 мДж/м 2 , краевой угол на парафине равен 92°. Рассчитайте поверхностное давление пленки бутиламина, адсорбированного на поверхности парафин — вода. Поверхностное натяжение воды s = 71,96 мДж/м 2 .

27.Экспериментально получено значение коэффициента растекания гептанола по воде, равное 37 мН/м. Рассчитайте межфазное натяжение на границе вода — гептанол, принимая значения поверхностных натяжений воды и гептанола соответственно 71,96 и 26,1 мН/м.

28. Вычислите поверхностное натяжение олеиновой кислоты, если коэффициент растекания ее по воде равен 24,5 мДж/м 2 .Поверхностное натяжение воды равно 72,5·10 -3 Дж/м 2 , межфазное натяжение составляет 0,016 Дж/м 2 .

29. Через водную суспензию, состоящую из частиц кварца и графита, пропускается воздух. Какие частицы будут выносится с пеной, если краевой угол кварца 0°, графита 60°?

30. Порошок кварца и серы осторожно высыпали на поверхность воды. Какое явление можно наблюдать, если краевой угол для кварца 0°, для серы 78°?

31. Рассчитайте работу адгезии глицерина к 14% гелю желатины, нанесенному на парафин, если краевой угол равен 69°. Поверхностное натяжение глицерина s = 63,4 мН/м. Найдите коэффициент растекания глицерина по поверхности геля.

32. Рассчитайте работу когезии вазелинового масла и работу адгезии к гелю желатина, сформированному на фторопласте, если краевой угол равен 40°. Поверхностное натяжение вазелинового масла 30 мДж/м 2 .

33. Вычислите краевой угол, образованный формамидом на поверхности желатинового геля, если работа адгезии составляет 48,7 мДж/м 2 . Поверхностное натяжение формамида равно 38,2 мДж/м 2 .

34. Коэффициент растекания хлорбензола на поверхности воды при 20°С составляет 2,3 мДж/м 2 . Рассчитайте межфазное натяжение на границе двух жидкостей, принимая значения поверхностного натяжения воды и хлорбензола соответственно 71,96 и 35,97 мДж/м 2 .

35. Определите краевой угол, образованный каплей воды на кварцевом стекле, если поверхностные натяжения на границе воздух — твердое тело, жидкость — твердое тело и жидкость-воздух соответственно равны 0,740; 0,668 и 0,072 Дж/м 2 .

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 1289 | Нарушение авторских прав

Видео:Адсорбция на поверхностях растворовСкачать

Поверхностные явления. Адсорбция

Типовые задачи

К экзамену по физической и коллоидной химии

Год

Физическая химия

Термодинамика. Термохимия.

Для реакции 2CO + Н₂ = СН₃СОOН_(г) вычислите DG о _r с использованием данных о стандартных значениях энергии Гиббса:

Укажите, возможно ли самопроизвольное протекание этой реакции при 25 о С.

Рассчитайте тепловой эффект реакции C₂Н₄ + Н₂О_(г) = С₂Н₅OН_(г) с использованием стандартных теплот образования веществ:

Укажите, экзо- или эндотермической является эта реакция.

Химическое и фазовое равновесие

Вычислите равновесный выход вещества С в реакции А + В « С + D, если в реакционный сосуд введено по 0,4 моль А и В. Константа равновесия равна 9.

Константа равновесия К_р реакции СО₂ + Н₂« СО + Н₂О приТ = 800 К равна 226,2. Вычислите теоретический состав равновесной смеси, если в реакцию вступают по 3 моль СО₂ и Н₂.

Камфора С₁₀Н₁₆О перегоняется при нормальном атмосферном давлении и температуре 95 о С с водяным паром. Давление пара воды при этой температуре равно 85525 Па. Рассчитайте коэффициент расхода пара и массу камфоры, перегоняемой с 2 кг воды.

Вычислите массу экстрагированного бензиламина (г) и степень извлечения бензиламина при его трёхкратном экстрагировании хлороформом из 2 л водного раствора с концентрацией 0,4 г/л. Коэффициент распределения равен 0,0064. Объём 1 порции экстрагента – 20 мл.

В 2 л водного раствора содержится 3,5 г иода. Коэффициент распределения его между водой и CCl₄ равен 0,0217. Рассчитайте массу иода(г), извлечённого из этого раствора при однократной экстракции объёмом 30 мл CCl₄, а также степень извлечения иода.

В 2 л водного раствора содержится 0,35 г стрептомицина. Сколько его останется в исходном растворе после однократной экстракции объёмом 40 мл бутилового спирта и сколько перейдёт в экстракт? Коэффициент распределения стрептомицина между водой и амиловым спиртом равен 0,033.

Растворы. Электрохимия.

Вычислите рН раствора, если концентрация ионов водорода в нем равна 5,18·10 — 7 моль / л.

Рассчитайте концентрацию ионов водорода в растворе с рН = 3,86.

Рассчитайте концентрацию раствора фруктозы (г/л), если при температуре 37 о С его осмотическое давлениесоставляет 7,2´10 5 Па.

Рассчитайте процентную концентрацию глюкозы в водном инъекционном растворе, который можно вводить внутривенно без дополнительногоизотонирования.

Чему равна концентрация (моль/л) хлорида натрия в водном растворе, если его осмотическое давление при 320 К равно 7,6´10 5 Па, а изотонический коэффициент 1,95?

Вычислите молярную концентрацию NaCl в растворе, изотоническом по отношению к крови при температуре тела человека. Считать, что NaCl в растворе диссоциирован полностью(π≈7,6 атм)

Вычислите молярную концентрацию CaCl₂ в растворе, изотоническом по отношению к крови(π≈7,7 атм.). Считать, что CaCl₂ в растворе диссоциирован полностью. R=0,082, Т=310 К.

При кондуктометрическом титровании 35 мл раствора хлороводородной кислоты 1,5 М раствором NaOH графически определена точка эквивалентности, соответствующая 5,5 мл. Рассчитайте концентрацию кислоты.

Кинетика химических реакций

Во сколько раз (в среднем) по правилу Вант-Гоффа замедлится разложение лекарственных препаратов, если их хранить не при 30 о С, а при 10 о С?

Разложение лекарственного вещества (реакция 1-го порядка) при 20 о С протекает на 2% за 18 месяцев. Рассчитайте время разложения препарата (в годах) на 10%.

Лекарственный препарат в водном растворе разлагается по кинетике реакций 1-го порядка на 5% в течение 25 месяцев. Рассчитайте константу скорости реакции и время его разложения на 10% (в годах).

Коллоидная химия

Поверхностные явления. Адсорбция

Рассчитайте величину адсорбции карбоновой кислоты из водного раствора на активированном угле, если исходная концентрация раствора кислоты равна 0,42моль/л, равновесная концентрация 0,24 моль/л, объем раствора для адсорбции 15 мл, масса адсорбента 2 г.

Пользуясь уравнением Ленгмюра, вычислите величину адсорбции азота одним килограммом цеолита при равновесном давлении азота 0,7 Па. Константы уравнения: A_¥ = 0,49 моль/кг, b = 0,57 Па.

С помощью уравнения Фрейндлиха вычислите величину адсорбции стрептомицина на активированном угле при равновесной концентрации 0,15 моль/л. Константы уравнения: k = 1,7 моль/кг; 1/n = 0,25.

Даны константы уравнения Шишковского для водного раствора бутилового спирта: а = 11´10 ¾ 3 Н/м, b = 4,8 м 3 /кмоль. Вычислите поверхностное натяжение раствора с концентрацией 2кмоль/м 3 . s_Н2О = 72,21´10 ¾ 3 Н/м.

Рассчитайте поверхностную активность — для водного раствора глицерина с концентрацией 4,2 моль/м 3 при 23ºС, если поверхностный избыток равен 50•10 -6 моль/м 2 .

Рассчитайте площадь, приходящуюся на одну молекулу этилового спирта при адсорбции на поверхности раздела «раствор-воздух», если предельная адсорбция Г_∞ = 4,2∙10 -10 кмоль/м 3 .

Найти длину молекулы пропионовой кислоты (М = 74 г/моль) на поверхности раздела фаз «водный раствор-газ», если предельная адсорбция Г_∞ = 4,9•10 -9 кмоль/м 2 , а плотность кислоты равна 1,14•10 3 кг/м 3 .

Предельная адсорбция изопропилового спирта равна 6•10 -10 моль/см 2 . Определите площадь, занимаемую молекулой на поверхности. Ответ выразите в ангстремах.

Рассчитайте поверхностное натяжениелаурата натрия, если с помощью сталагмометра получены данные: число капель раствора лаурата натрия 82, число капель воды 43, поверхностное натяжение воды 73,05´10 ¾ 3 Н/м.

Рассчитайте число капель растворасульфацила натрия, вытекающих из сталагмометра, если число капель воды равно 10. Поверхностное натяжение раствора и воды равно: σ_р-ра = 52,4•10 -3 Н/м, σ_Н2О = 71,97•10 -3 Н/м при 298 К.

Найдите поверхностное натяжение желчи, если методом Ребиндера получены данные: давление пузырьков воздуха при проскакивании их в воду равно 1230 Н/м 2 , а в раствор желчи – 753 Н/м 2 . σ_воды = 72,75•10 -3 Н/м.

Коллоидные системы

Для коагуляции 40 мл золя требуется 7 мл раствора хлорида калия с концентрацией 0,3 М. Вычислите порог коагуляции.

Золь сульфата бария получен при сливании 0,04 н. раствора серной кислоты и 8 мл 0,012 н. хлорида бария. Рассчитайте минимальный объём (мл) H₂SO₄, при превышении которого будет образовываться отрицательный золь.

Определите, во сколько раз коагулирующая способность FeSO₄ больше, чем у NaCl, если их пороги коагуляции соответственно равны: 4,5×10 -4 и 2,8×10 -3 моль/л.

Вычислите коагулирующую способность K₂SO₄по отношению к золю золота. Объём золя — 20 мл; объём раствора K₂SO₄, необходимый для коагуляции, — 35мл, его концентрация — 0,015н.

Какой заряд несут частицы золя, если пороги коагуляции электролитов для него равны: g(NaNO₃) =30 ммоль/л, g(MgCl₂) =25 ммоль/л, g(AlCl₃) =5 ммоль/л.

Дисперсные системы

Вычислите суммарную площадь поверхности частиц в суспензии, если число части 1,5×10 18 . Частицы имеют кубическую форму. Длина ребра куба для частицы 2×10 -6 м.

Рассчитайте суммарную поверхность 100 млн.сферических частиц с диаметром 1,2×10 ¾ 5 м, содержащихся в 1 мл эмульсии.

Рассчитайте удельную (по массе) поверхность эмульсии типа М/В, средний диаметр капель дисперсной фазы в которой равен 3×10 -5 м. Плотность масла 0,8 г/см 3 .

Рассчитайте удельную (по массе) поверхность порошка силикагеля, содержащего кубические частицы с длиной ребра 2,5×10 ¾ 5 м. Плотность силикагеля 3,17 г/см 3 .

Вычислите удельную (по объёму) поверхность порошка серебра, содержащего частицы кубической формы с длиной ребра 3´10 ¾ 6 м.

Вычислите удельную (по объёму) поверхность порошка серебра, содержащего частицы сферической формы с диаметром2´10 ¾ 6 м.

Удельная (по объёму) поверхность суспензии равна 20 000 м 2 /м 3 . Рассчитайте средний диаметр сферических частиц суспензии.

Удельная (по объёму) поверхность суспензии равна 48 000 м 2 /м 3 . Вычислите длину ребра кубических частиц суспензии.

Удельная (по массе) поверхность эмульсии равна 64 000 м 2 /кг. Вычислите диаметр сферических частиц эмульсии. Плотность вещества дисперсной фазы равна 800 кг/м 3 .

Удельная (по массе) поверхность частиц суспензии равна 54 000 м 2 /кг. Вычислите длину ребра куба для кубических частиц. Плотность вещества дисперсной фазы равна 900 кг/м 3 .

Вычислите число частиц, образующихся при дроблении 12 г мёда (ρ=2,71 г/см 3 ),считая, что частицы имеют форму шара с диаметром 3×10 -5 м.

Вычислите число частиц, образующихся при дроблении 20 г мела (r = 2,71 г/см 3 ), считая, что частицы имеют форму куба с длинойребра 1,4´10 ¾ 6 м.

🔍 Видео

АдсорбцияСкачать

Практическое занятие 5. Уравнение БЭТ. Удельная поверхностьСкачать

Коробов М. В. - Физическая химия. Часть 1 - Адсорбция на границе газ-твердое. Модель ЛенгмюраСкачать

АдсорберыСкачать

5.3. Адсорбция на границе жидкость-газ. Поверхностно активные вещества ПАВСкачать

Составление формул соединений. 8 класс.Скачать

Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать

Адсорбция на твёрдой поверхностиСкачать

Поверхностные явления. Адсорбция.Скачать

Практическое занятие 6. Адсорбция на границе раствор – газСкачать

Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать

Адсорбция (Киевнаучфильм)Скачать

Лекция 8 (вторая часть)Скачать

Органика. Решение задачи на определение состава вещества по продуктам его сгорания.Скачать

Расстановка коэффициентов в окислительно-восстановительных реакцияхСкачать

Запись лекции АбсорбцияСкачать