Беткей кернеудің еріген зат шоғырлануына тәуелділігі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Реферат

«Сұйық ерітінді - газ» арасындағы адсорбция

Орындаған:

Қабылдаған:

Қарағанды

2018-2019 оқу жылы

Жоспар:

Кіріспе
Негізгі бөлімБеткей кернеудің ерітінді шоғырлануы мен табиғатына тәуелділігіГиббс адсорбциясы теңдеуі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

«Сұйық ерітінді - газ» арасындағы адсорбция

Мұндай адсорбция сұйықтықта ерітілген зат газдың шекарасындағы сұйық ерітіндінің беткейінде шоғырланады.

Мұндай жүйелердің ерекшеліктері келесідей:

• сұйықтық беті біртекті, демек, адсорбцияға балама;

• адсорбциялық молекулалар (ерітінді) жылу қозғалысы кезінде сұйықтың бетіне еркін қозғала алады, яғни, олар қандай да бір беткейдің ауданымен қатты бекітілмеген;

• газ фазасының күшіне назар аудармауға болады, өйткені газдағы өзара әрекеттесу шамалы.

Беттік керілу - 1м ² жаңа бетті түзу үшін жасалатын жұмыс σ = A/S Дж/м ² , Н/М ² ; Сынаптың меншікті беттік керілісі басқа заттарға қарағанда көп σ _Нg = 472 эрг/см ² , σН ₂ О = 72, 75 эрг/см ² , σ(қанның сары суы) =45, 4 Дж/м ² энергиясы ең кем спирт, бензол, ацетон.

Беттік керілу тәуелді :

Сұйықтықтың табиғатына

σ(Н ₂ О) =72, 8 Дж/м ² ; ) .

температураға (↑t ↓σ, при tкипσ =0) .
Қысымға (↑p ↓σ ) .
Еріген заттың концентрациясы.

Сұйықтықтың беттік керілісін кемітетін заттарды беттік актив заттар деп атайды /БАЗ/. Оларға органикалық қышқылдар, спирттер, сабындар, майлар, холестерин, камфора, т. б. жатады. БАЗ адсорбцияланғанда сұйықтықтың беттік энергиясы кемиды. БАЗ суда еріткенде, еріген заттың молекулалары судың беткі қабатында жиналады.

Негізгі бөлім

Беткей кернеудің ерітінді шоғырлануы мен табиғатына тәуелділігі

Ерітінділердің бетіндегі кернеулілігін өлшеу, әртүрлі еріген заттардың ерітінділердің беттік кернеулігіне түрлі әсер еткендігін көрсетті.

1. Беткі кернеуді төмендететін заттар беттік-белсенді деп аталады (ББЗ) . Су ерітінділеріне, спирттерге, май қышқылдарына және олардың тұздарына, аминдерге және дифильді құрылымы бар басқа заттарға қатысты, яғни, полярлы бөлігіне (функционалдық топтар) және полярлы емес бөлігіне (көмірсутекті радикал) ие. ББЗ молекула әдетте келесідей бейнелейді:

Полярлы емес бөлік

Полярлы бөлік

Суға қатысты ББЗ болып судан әлдеқайда аз полярлық заттар болып табылады (мысалы, судың дипольный сәті 1, 84 Д, ал этанол 1, 70 Д) . Олар судың молекулаларынан гөрі сумен әлдеқайда әлсіз өзара әрекеттеседі, яғни олар бетіне соғылған кезде, олар бетінің кернеулігін азайтады.

2. Беткі кернеуді арттыратын заттар, беттік-белсенді емес (БЕЗ) деп аталады. Оларға күшті электролиттер кіреді: тұздар, сілтілер, қышқылдар. Диссоциация нәтижесінде пайда болған иондар судың молекулаларынан бір-бірімен әрекеттісуімен салыстырғанда сумен жақсы әрекеттеседі. Сондықтан иондардың едәуір бөлігін ерітінді көлемінде су молекулалары енгізеді. Алайда бетіндегі қалған иондар беткі қабаттың жанында күштік өрісті жасайды, осылайша бетіндегі кернеуді арттырады.

Ерітінділері іс жүзінде бетіндегі кернеудің өзгеруіне әкелмейтін заттар бар. Мұндай заттар беттік белсенді емес. Оларға сахароза сияқты көптеген полярлық топтары бар заттар кіреді: C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ .

Жоғарыда көрсетілген заттар топтары үшін беттік кернеудің еріген зат шоғырлануына тәуелділігі ᵟ= f (c) 1-суретте сызба түрінде көрсетілген.

Сызбадан ББЗ үшін, БЕЗ үшін екендігі көрініп тұр.

ББЗ-ға төмен концентрацияларда тіпті СУ-дың күрт азаюымен сипатталатынына назар аудару қажет. ББЗ шоғырлануы арта бастаған кезде графика тегіс болып, соңында көлденең сызыққа өтеді, яғни беттік кернеу ең төменгі мәнге жетеді. БЕЗ әсерінен беткі шиеленістің жоғарылауы беттік қабаттағы иондардың концентрациясы шамалы емес және құрамына байланысты ол таза еріткішке жақын болғандығына байланысты шамалы. ББЗ мен БЕЗ тұжырымдамалары абсолютті емес екеніне назар аударған жөн, олар таңдалған еріткішпен, оның бетіндегі кернеуімен (ᵟ ₀ ) анықталады.

1-сурет. Беткей кернеудің еріген зат шоғырлануына тәуелділігі

Гиббс адсорбциясы теңдеуі

Жоғарыда біз адсорбция процесі беттік керілудің төмендеуіне байланысты екендігі туралы қорытынды жасадық. Әлбетте, ББЗ беттің кернеуін азайтады, оның адсорбциясы соғұрлым үлкен болады. Керісінше, БЕЗ теріс адсорбциямен сипатталуы керек.

Термодинамиканың екінші заңына сүйене отырып, американдық ғалым Дж. Гиббс XIX ғасырдың 70-ші жылдары ерітіндінің беттік керілуін өзгерту мүмкіндігімен адсорбцияның мөлшеріне қатысты маңызды теңдеуді құрады:

Мұнда, Г _і - і-компоненттің артық шоғырлануы, с _і - ерітндегі оның молярлы шоғырлануы, Т - адсорбция жүретін температура, R -газ тұрақтысы,

беткей кернеудің өзгерісі.

Гиббс теңдеуі осы түрінде сұйылтылған ерітінділерге қолданылады. Шоғырландырылған ерітінділер үшін шоғырлануды белсенділікпен ауыстыруға болатындығын есте сақтаңыз:

Гиббс теңдеуі теориялық түрде алынған. Кейін, ол МакБен-бен тәжірибелі түрде химиялық талдауымен жұқа қабаттарды кесу әдісін қолдана отырып расталды. Осындай зерттеулерді радиоактивті индикаторлар әдісімен Сазаки жүргізді.

Гиббс теңдеуін ашып, қарастырайық.

Егер, болса, онда Г _і >0, яғни і-заттың ерітінді беткейінде оң артық

реакциясы жүреді, егер, болса, онда Г _і <0, яғни яғни і-заттың ерітінді

беткейінде оң артық реакциясы жүреді, зат беткейден ерітінді көлеміне қарай кетеді.

Г _і Гиббс теңдеуі бойынша есептеу үшін, -ын білу керек, яғни, і-компоненттің шоғырлануының беткей кернеуінің туындысы. Математикадан белгілі болғандай, туынды - белгілі бір нүктеге дейін ұсталатын бұрыш тангенсі. Осылайша, 2-суретте берілген қатынасты біле отырып, анықтауға болады: