250000 1/ 230000 210000 310000 290000 270000 250000 1/ 230000 210000 190000 170000 150000 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 1/c 4) Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksus lo , vastab molekuli pikkusele. Kui 1m2 pinnal adsorbeerub max mooli ainet, siis molekulide arv pinnaüh on max NA ja ühe molekuli ristlikepindala pindkihis Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele,saan seosest max M = l0 kus M on aine molaarmass g/mol, -aine tihedus g/m3, l0 - adsorptsioonikihi paksus 5) Leian propanooli arvutusliku pikkuse, võttes kõigi sidemete vaheliseks nurgaks 109o.
kus: uuritav lahus Seega saame: Lahjade vesilahuste korral , seega: Pindpinevuse isotermist saab iga puutuja abil leida ordinaattelje lõigu pikkusega Z, kusjuures: Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendatakse Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse: Langmuiri võrrand: Teisendatud kujul: Kui pinnal absorbeerub mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on ja ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis: Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saame seosest: Katseandmed Võrdluslahuse tilkade arv: I katse: II katse: III katse: Keskmine: Katse temperatuur: Vee pindpinevus: Tabel . Katseandmete tabel Lahuse nr Lahuse Tilkade arv Pindpinevus ,
2 Pindliig n 1/c Z J/m 1/ mol/m2 C mol/l 4. Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saame seosest 0,4 2,5 6,13*10-3 2,5*10-6 4*105 max*M=lo*, 0,8 1,25 8,54*10-3 3,48*10-6 2,87*105 1,2 0,83 8,56*10-3 3,5*10-6 2,85*105
=Z/RT 0,39 2,56 12 0,012 4,8273E-006 3)Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandit teisendatud kujul Graafikult saab leida, et 1/max= 145000 max= 6,897E-006 4) Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksus l vastab molekuli pikkusele. Kui 1 m2 pinnal adsorbeerub max mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on max NA ja ühe molekuli ristlikepindala pindkihis NA= 6,0200000E+023 1/mol S0= 2,4086379E-019 m2 Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele,saan seosest kus M on aine molaarmass g/mol M= 60 g/mol -aine tihedus g/m3, = 804000 l0 - adsorptsioonikihi paksus m
Pindliig arvutatakse valemist: Γ=(𝑐(𝑘𝑒𝑠𝑘))/𝑅𝑇 Δ𝜎/Δ𝑐 Langmuiri võrrand: Γ=Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐/(1+𝑘𝑐) Teisendatud kujul: 1/Γ=1/Γ_𝑚𝑎𝑥 +1/(Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐) Kui 1𝑚^2 pinnal absorbeerub Γ_𝑚𝑎𝑥 mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on Γ ristlõikepindala pindkihis: 𝑆_0=1/(Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑁_𝐴 ja ühe molekuli ) Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saame seosest: 𝑙_0=(Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑀)/𝜌)/𝜌 Töövahendid. Stalagmomeeter, 6 katseklaasi, keeduklaas, mehaaniline pipett, kummiballoon Töö käik. 1) Tegin kontsentratsioonide arvutuse kuue erineva propanooli vesilahuse koht 2)Valmistasin propanooli kuue erineva kontsentratsiooniga vesilahust (50 ml ig 3)Pindpinevuse määramiseks tõmbasin uuritava vedeliku kummiballooni abil st
6 0 Joonis . Adsorptsiooni isoterm 3) Joonestasin graafiku 1/=f(1/c), millest leidsin adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalsel täitumisel. Selleks kasutasin Langmuiri võrrandit , teisendatud kujul Graafikult saan, et 1/max=161480 4) Leitud max alusel arvutasin molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli pikkusele. Kui 1 m2 pinnal adsorbeerub max mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on maxNA ja ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis on: , kus NA = 6,02*1023 mol-1. Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saab seosest , kus M on aine molaarmass g/mol. NB! aine tihedus g/m3 (see on mittesüsteemne ühik) ja l0 on adsorptsioonikihi paksus m;
Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendatakse Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse . Väärtused on järgmises tabelis ning joonistatud on adsorptsiooniisoterm =f(c) Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandi teisendatud kuju Leitud max järgi arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S 0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli paksusele. Ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis: Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saan seosest: Leain butanooli arvutusliku pikkuse, võttes kõigi sidemete vaheliseks nurgaks 109° Järeldus Eksperimantaalne ja arvutuslik tulemus on natukene erinevad ()
300000 250000 200000 1/ 150000 100000 50000 0 0 2 4 6 8 10 12 1/c 1/max=76419 -> max=0.0000131=13.110-6 mol/m 2 4) max alusel molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi S0 = kus NA = 6,02 1023mol-1 So=1/(13085.710-96.021023)=12.6910-20 m2 l0 = = 0.801 106g/m3 M(C4H10O)=74.1 g/mol max=13.110-6 l0=1.21 nm 5) Isobutanooli molekuli teoreetilise pikkus arvutamine L0=[ L[O-H]+L[O-C]+2L[C-C]+L[C-H] ]sin(54.5°)=0.521nm JÄRELDUS Saadud tulemus on liigi kaks korda suurem oma teoreetilisest väärtusest. Saad vea võib põhjustada töö teostamise metoodika puudustega
0,0625 16 11,5 0,0115 0,000004721 211826,2609 0,125 8 12,5 0,0125 0,000005131 194880,16 0,25 4 13 0,013 0,000005337 187384,7692 Joonistatud graafik 1/ = f(1/c) Graafikult näeb, et max = (166090)-1 = 0,00000602 Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli paksusele. Ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis: Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saan seosest: Leian isopropanooli arvutusliku pikkuse, võttes kõigi sidemete vaheliseks nurgaks 109 L0 = (0,10 + 0,14 + 0,30 + 0,10) * sin = 0,521 nm = 5,2 *10-10 m Vastus: Eksperimentaalne ja arvutuslik viga on veidi erinevad. Aga ma usun, et see võib olla
3) Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandit teisendatud kujul . Graafikult on leida, et max = (195000)-1 = 5,13x10-6 mol/m2. 4 4) Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli paksusele. Ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis: Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saan seosest: 5) Leian isobutanooli arvutusliku pikkuse, võttes kõigi sidemete vaheliseks nurgaks 109 o. JÄRELDUSED Arvutuslik pikkus ja eksperimentaalne pikkus erinevad 0,521-0,473=0,048 nm võrra. Erinevus on tegelikult üsna väike (ühe C-C sideme pikkus on 0,15 nm). Ma usun, et säärane mitteühtivus on tulnud
663958062E-06 600976.68501872 12.5 0.066 2.231917908E-06 448045.15268778 10 0.065 ckesk ∆σ 0.03 -0.001073𝛤=−𝑐_𝑘𝑒𝑠𝑘/𝑅𝑇 ∆𝜎/∆𝑐 0.05 -0.001124 0.07 -0.001175 0.09 -0.001226 orptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksus l0 75/6,02𝐸23= 1.43657448677661E-13 m2 𝐸6∙810000)= 7.45932024424234E-10 m kus L0 + 3L(C-C) + L(C-H)] sin(109°/2) = + 0,10) sin(109°/2) = 0,64 nm = 6,4·10⁻¹⁰ m¹⁰ m m V(aine) 2.2839506173 Uuritav aine butanool
1/c Joonise abil leian adsorptsiooni suuruse Гmax pinna maksimaalsel täitumisel. Kuna joonisel on toodud ka selle graafiku funktsioon, siis selle põhjal: 1 1 =245045=¿ =4,08∗10−6 Г max Гmax = 245045 mol/m2 4) Leitud max alusel arvutatakse molekuli pindala adsorptsioonikihis S 0 ja adsorptsioonikihi paksus lo , mis vastab molekuli pikkusele. Kui 1 m 2 pinnal adsorbeerub max mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on max NA ja ühe molekuli ristlōikepindala pindkihis 1 max N A S0 = 1 S o= −6 23 =4,0714∗10−19 m2 4,08∗1 0 ∗6,02∗1 0 max M
Adsorptsiooni isoterm 0.00000439 0.00000429 0.00000419 Г, mol/m2 0.00000409 0.00000399 0.00000389 0.00000379 0.00000369 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 C, M 6. Arvutan molekuli adsorptsioonikihi pindala ja pikkuse. Arvutan teoreetilise molekuli pikkuse. Гmax 0.0000044 S 0 , m2 3.78647E-019 l 0, m 4.0513E-010 L0, m 5.21034E-010 an pindpinevuse järgmise CM 0.5 V(aine) 2.301863 Uuritav aine V 0.05 Kontsentratsioon, mol/l
Kokkuvõte Antud töös oli vaja uurida adsorptsiooni lahuse ja õhu piirpinnal. Selle jaoks tuli läbi viia katse erineva kontsentratsiooniga lahustega stalagmomeetri abil. Katse tulemuste alusel sai välja arvutada pindpinevuse väärtused ning joonestada pindpinevuse isoterm, mille järgi sai leida adsorptsiooni isotermi. Jooniste abiga oli võimalik näha, kuidas adsorptsioon sõltub lahuse kontsentratsioonist. Lõpuks tuli arvutada ka molekuli pindala adsorptsioonikihis ja adsorptsioonikihi paksus, mis vastab molekuli pikkusele. Viimast tuli võrrelda arvutusliku molekuli pikkusega, mis on saadud sidemete keskmiste pikkuste alusel. Katse tulemusena sain molekuli pikkuseks l 0=5,04 * 10-10 m ja arvutuslikult l0=5,21 * 10-10m. Tulemused on üsna sarnased, viga on umbes 3%. Sellest võin järeldada, et katse õnnestus.
1/C [l/mol] .8 2 7 0.8 7 0.8 12 Järeldus Sellest töös oli vaja uurida adsorptsiooni lahuse ja õhu piirpinnal. Selleks tuli l lahustega stalagmomeetri abil. Katse tulemuste alusel arvutasin välja pindpin pindpinevuse isotermi, mille järgi eidsin adsorptsiooni isotermi. Jooniste abiga oli võimalik näha, kuidas adsorptsioon sõltub lahuse kontsentra adsorptsioonikihis ja adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele Viimast võrdlesin arvutusliku molekuli pikkusega, mis on saadud sidemete kes sain molekuli pikkuseks l0=4,93* 10-10 m ja arvutuslikult l0=5,21 * 10-10m. Tulemused on üsna sarnased, viga on umbes 5,4%. Sellest tulenevalt võib öeld võib olla tingitud sellest, et tilkade lugemisel esines ebatäpsusi ja ka graafikul u piirpinnal. Selleks tuli läbi viia katse erineva kontsentratsiooniga l arvutasin välja pindpinevuse väärtused ning joonestasin
Nad aitavad eemaldada rasva ja mustust, lastes nendel vette lahustuda. Naturaalselt saaks pindaktiivseid aineid tuletada juurviljade koostisest, kuid paljud suured tootjad kasutavad nafta derivaate nagu näiteks palju kritiseeritud naatrium laurüül sulfaat. Naftal põhinevad pindaktiivsed ained tuletatakse taastumatutest ressurssidest ja sageli on need täiesti lagunduvad.[3] Pindaktiivseteks nimetatakse aineid, millel on omadus kuhjuda faaside piirpinnale, moodustades adsorptsioonikihi ja järsult vähendades pindpinevust. Tüüpilised pindaktiivsed ained sisaldavad molekulis vastadlike solvateeruvate omadustega piirkondi. Orgaanilises pindaktiivses aines moodustub molekuli lipofiilse ja hüdrofoobse (mittepolaarne) osa süsivesinikradikaal. Kui niisugune difiilne aine satub veekeskkonda, siis on selle hüdrofiilne osa tugevasti solvateerunud ja madala keemilise potensiaaliga, hüdrofoobne osa aga nõrgalt solvateerunud ja kõrge keemilise potensiaaliga
Indiferentsed elektrolüüdid ei muuda oluliselt kolloidosakeste potentsiaalihüpet . Kuna aga vastasioonide kontsentratsioon elektrolüüdi lisamisel suureneb, siis elektriline kaksikkiht surutakse kokku ja selle tagajärjel -potentsiaal alaneb. Indiferentse elektrolüüdi lisamisel võib esineda kaks juhust: 1) Lisataval elektrolüüdil üks ioonidest on sama kui olemasolev vastasioon. Antud juhul (näiteks NO3-) elektrolüüdi lisamisel õheneb elektrilise kaksikkihi paksus kuni adsorptsioonikihi paksuseni difusioonikihi kokkusurumise tõttu. -potentsiaal võib väheneda kuni nullini. Sellist -potentsiaali 0-olekut nimetatakse süsteemi isoelektriliseks olekuks. 2) Lisataval elektrolüüdil ei ole olemasolevate ioonidega samasuguseid ioone. Antud juhul võib toimuda kolloidosakese vastasioonide väljavahetamine äsjalisatud elektrolüüdi ioonidega. Kui ühe- või kahevalentsed ioonid vahetuvad välja näiteks kolmevalentsetega, võib seejuures -potentsiaali märk muutuda
16. Adsorptsiooni isotermi leidmine (KK1 labori põhjal, kui tegite). 1)Arvutan erinevate kontsentratsioonidega lahustele pindpinevuse, võttes arvesse vee pindpinevust toatemperatuuril, milleks on 72,75 mJ/m2 2) Leian valitud kontsentratsioonidel pindliia 3) Leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalsel täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandit: =max , mis on teisendatud kujul 4) Arvutatan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 S0= 5) Arvutan adsorptsioonikihi paksuse lo, l0= 17. Elektrolüütide adsorptsioon. Mida suurem on tuum, seda väiksem on hüdratiseerunud kiht peal, seda suurem on tuuma adsorptsiooni võime. Siin põhjustavad adsorptsiooni elektrostaatilised jõud. Vaatleme siin vaid vesilahuseid. Ioonid adsorbeeruvad polaarsetel kristalli pindadel. Kui kristalli pinnal on laeng, siis adsorbeerib see vastasmärgilised ioonid. Ioonide raadius mõjub tugevasti nende adsorptsioonivõimele. Mida suurem on iooni raadius,
annaabi.ee 
