Labor KK1 protokoll (0)

TTÜ Materjali- ja keskkonnatehnoloogia Instituut KYF0280 Füüsikaline keemia Üliõpilase nimi: Franz Mathias Ints Töö nr: KK1 Töö pealkiri: Adsorptsiooni Uurimine Lahuse ja Õhu Piirpinnal Joonis 1. Stalagmomeeter


TTÜ Materjali- ja keskkonnatehnoloogia Instituut KYF0280 Füüsikaline keemia Õpperühm: EANB31 Töö teostamise kuupäev: 09.09.2020 Töö pealkiri: Adsorptsiooni Uurimine Lahuse ja Õhu Piirpinnal


Töö eesmärk (või töö ülesanne).  Määrata pindaktiivse aine vesilahuse pindpinevus sõltuvalt lahuse kontsentratsioonist. Pindpinevuse isotermist 
leida adsorptsiooni isoterm. Adsorptsiooni isotermist arvutada molekuli pindala ja pikkus monomolekulaarses 
kihis.  Õppejõu poolt antud lähteandmed: Valmistada propanooli vesilahus konsentratsiooniga 1.2M M= 60.10 g/mol ρ=0.804 g/cm3 σH20= 72.13 mJ/m2 (24.6C juures) Katse temperatuur: t=24.6C Teooria.  Teoreetiliste aluste lühike kirjeldus koos vajalike valemitega  Pindpinevuse määramise meetod stalagmomeetriga põhineb eeldusel, et tilk rebitakse lahti kapillaari küljest, kui tilga 
kaal P saab võrdseks pindpinevusjõuga F. 
𝐹 =2𝜋∙𝑟∙𝜎 kus: − stalagmomeetri kapillaari raadius 𝑟 −  𝜎 pindpinevus Pindpinevuse arvutamine:                 ▭ _ _2 )  _ _2 )  ) (𝜎_𝑥=𝜎 (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) /𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_𝑥 Pindliig arvutatakse valemist:   Γ=(𝑐(𝑘𝑒𝑠𝑘))/𝑅𝑇  Δ / 𝜎 Δ𝑐 Langmuiri võrrand:
Γ=Γ    /(1 ) _𝑚𝑎𝑥  𝑘𝑐 +𝑘𝑐 Teisendatud kujul:
1/Γ=1/Γ  +1/(Γ ) _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐 Kui  ^2 pinnal absorbeerub Γ  mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on Γ  ja ühe molekuli  1𝑚 _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑁_𝐴 ja ühe molekuli  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 kohta ja esitasin need juhendajale. 2)Valmistasin propanooli kuue erineva kontsentratsiooniga vesilahust (50 ml igal kontsentratsioonil).
3)Pindpinevuse määramiseks tõmbasin uuritava vedeliku kummiballooni abil stalagmomeetrisse, nii et nivoo 
oleks kõrgemal ülemisest märgist stalagmomeetri kaelal (joonisel märgistatud A).
4)Seejärel eemaldasin kummiballooni. 5)Lasin vedelikul tilkuda statiivi alla pandud keeduklaasi. 
6)Loendasin vedeliku tilkade arvu vedeliku nivoo langemisel stalagmomeetri ülemisest märgist A alumise 
märgini B. 
7)Katset kordasin esimesel korral destilleeritud veega ja seejärel iga lahusega (alustades lahjemast ja  lõpetades kõige kangemaga) vähemalt 2-3 korda. 


Töö eesmärk (või töö ülesanne).  Määrata pindaktiivse aine vesilahuse pindpinevus sõltuvalt lahuse kontsentratsioonist. Pindpinevuse isotermist 
leida adsorptsiooni isoterm. Adsorptsiooni isotermist arvutada molekuli pindala ja pikkus monomolekulaarses 
kihis.  Õppejõu poolt antud lähteandmed: Valmistada propanooli vesilahus konsentratsiooniga 1.2M M= 60.10 g/mol ρ=0.804 g/cm3 σH20= 72.13 mJ/m2 (24.6C juures) Katse temperatuur: t=24.6C Teooria.  Teoreetiliste aluste lühike kirjeldus koos vajalike valemitega  Pindpinevuse määramise meetod stalagmomeetriga põhineb eeldusel, et tilk rebitakse lahti kapillaari küljest, kui tilga 
kaal P saab võrdseks pindpinevusjõuga F. 
𝐹 =2𝜋∙𝑟∙𝜎 kus: − stalagmomeetri kapillaari raadius 𝑟 −  𝜎 pindpinevus Pindpinevuse arvutamine:                 ▭ _ _2 )  _ _2 )  ) (𝜎_𝑥=𝜎 (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) /𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_𝑥 Pindliig arvutatakse valemist:   Γ=(𝑐(𝑘𝑒𝑠𝑘))/𝑅𝑇  Δ / 𝜎 Δ𝑐 Langmuiri võrrand:
Γ=Γ    /(1 ) _𝑚𝑎𝑥  𝑘𝑐 +𝑘𝑐 Teisendatud kujul:
1/Γ=1/Γ  +1/(Γ ) _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐 Kui  ^2 pinnal absorbeerub Γ  mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on Γ  ja ühe molekuli  1𝑚 _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑁_𝐴 ja ühe molekuli  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 kohta ja esitasin need juhendajale. 2)Valmistasin propanooli kuue erineva kontsentratsiooniga vesilahust (50 ml igal kontsentratsioonil).
3)Pindpinevuse määramiseks tõmbasin uuritava vedeliku kummiballooni abil stalagmomeetrisse, nii et nivoo 
oleks kõrgemal ülemisest märgist stalagmomeetri kaelal (joonisel märgistatud A).
4)Seejärel eemaldasin kummiballooni. 5)Lasin vedelikul tilkuda statiivi alla pandud keeduklaasi. 
6)Loendasin vedeliku tilkade arvu vedeliku nivoo langemisel stalagmomeetri ülemisest märgist A alumise 
märgini B. 
7)Katset kordasin esimesel korral destilleeritud veega ja seejärel iga lahusega (alustades lahjemast ja  lõpetades kõige kangemaga) vähemalt 2-3 korda. 


Töö eesmärk (või töö ülesanne).  Määrata pindaktiivse aine vesilahuse pindpinevus sõltuvalt lahuse kontsentratsioonist. Pindpinevuse isotermist 
leida adsorptsiooni isoterm. Adsorptsiooni isotermist arvutada molekuli pindala ja pikkus monomolekulaarses 
kihis.  Õppejõu poolt antud lähteandmed: Valmistada propanooli vesilahus konsentratsiooniga 1.2M M= 60.10 g/mol ρ=0.804 g/cm3 σH20= 72.13 mJ/m2 (24.6C juures) Katse temperatuur: t=24.6C Teooria.  Teoreetiliste aluste lühike kirjeldus koos vajalike valemitega  Pindpinevuse määramise meetod stalagmomeetriga põhineb eeldusel, et tilk rebitakse lahti kapillaari küljest, kui tilga 
kaal P saab võrdseks pindpinevusjõuga F. 
𝐹 =2𝜋∙𝑟∙𝜎 kus: − stalagmomeetri kapillaari raadius 𝑟 −  𝜎 pindpinevus Pindpinevuse arvutamine:                 ▭ _ _2 )  _ _2 )  ) (𝜎_𝑥=𝜎 (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) /𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_𝑥 Pindliig arvutatakse valemist:   Γ=(𝑐(𝑘𝑒𝑠𝑘))/𝑅𝑇  Δ / 𝜎 Δ𝑐 Langmuiri võrrand:
Γ=Γ    /(1 ) _𝑚𝑎𝑥  𝑘𝑐 +𝑘𝑐 Teisendatud kujul:
1/Γ=1/Γ  +1/(Γ ) _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐 Kui  ^2 pinnal absorbeerub Γ  mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on Γ  ja ühe molekuli  1𝑚 _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑁_𝐴 ja ühe molekuli  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 kohta ja esitasin need juhendajale. 2)Valmistasin propanooli kuue erineva kontsentratsiooniga vesilahust (50 ml igal kontsentratsioonil).
3)Pindpinevuse määramiseks tõmbasin uuritava vedeliku kummiballooni abil stalagmomeetrisse, nii et nivoo 
oleks kõrgemal ülemisest märgist stalagmomeetri kaelal (joonisel märgistatud A).
4)Seejärel eemaldasin kummiballooni. 5)Lasin vedelikul tilkuda statiivi alla pandud keeduklaasi. 
6)Loendasin vedeliku tilkade arvu vedeliku nivoo langemisel stalagmomeetri ülemisest märgist A alumise 
märgini B. 
7)Katset kordasin esimesel korral destilleeritud veega ja seejärel iga lahusega (alustades lahjemast ja  lõpetades kõige kangemaga) vähemalt 2-3 korda. 


Töö eesmärk (või töö ülesanne).  Määrata pindaktiivse aine vesilahuse pindpinevus sõltuvalt lahuse kontsentratsioonist. Pindpinevuse isotermist 
leida adsorptsiooni isoterm. Adsorptsiooni isotermist arvutada molekuli pindala ja pikkus monomolekulaarses 
kihis.  Õppejõu poolt antud lähteandmed: Valmistada propanooli vesilahus konsentratsiooniga 1.2M M= 60.10 g/mol ρ=0.804 g/cm3 σH20= 72.13 mJ/m2 (24.6C juures) Katse temperatuur: t=24.6C Teooria.  Teoreetiliste aluste lühike kirjeldus koos vajalike valemitega  Pindpinevuse määramise meetod stalagmomeetriga põhineb eeldusel, et tilk rebitakse lahti kapillaari küljest, kui tilga 
kaal P saab võrdseks pindpinevusjõuga F. 
𝐹 =2𝜋∙𝑟∙𝜎 kus: − stalagmomeetri kapillaari raadius 𝑟 −  𝜎 pindpinevus Pindpinevuse arvutamine:                 ▭ _ _2 )  _ _2 )  ) (𝜎_𝑥=𝜎 (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) (𝐻_2 𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )  𝑂)  𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ) /𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_𝑥 Pindliig arvutatakse valemist:   Γ=(𝑐(𝑘𝑒𝑠𝑘))/𝑅𝑇  Δ / 𝜎 Δ𝑐 Langmuiri võrrand:
Γ=Γ    /(1 ) _𝑚𝑎𝑥  𝑘𝑐 +𝑘𝑐 Teisendatud kujul:
1/Γ=1/Γ  +1/(Γ ) _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐 Kui  ^2 pinnal absorbeerub Γ  mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on Γ  ja ühe molekuli  1𝑚 _𝑚𝑎𝑥 _𝑚𝑎𝑥 𝑁_𝐴 ja ühe molekuli  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 kohta ja esitasin need juhendajale. 2)Valmistasin propanooli kuue erineva kontsentratsiooniga vesilahust (50 ml igal kontsentratsioonil).
3)Pindpinevuse määramiseks tõmbasin uuritava vedeliku kummiballooni abil stalagmomeetrisse, nii et nivoo 
oleks kõrgemal ülemisest märgist stalagmomeetri kaelal (joonisel märgistatud A).
4)Seejärel eemaldasin kummiballooni. 5)Lasin vedelikul tilkuda statiivi alla pandud keeduklaasi. 
6)Loendasin vedeliku tilkade arvu vedeliku nivoo langemisel stalagmomeetri ülemisest märgist A alumise 
märgini B. 
7)Katset kordasin esimesel korral destilleeritud veega ja seejärel iga lahusega (alustades lahjemast ja  lõpetades kõige kangemaga) vähemalt 2-3 korda. 


Tabel 1 Katse Kontsentratsioon  Tilkade arv  nr mol/l I II III 1 1.2 34 34 33 2 0.6 29 30 29 3 0.3 26 26 27 4 0.15 25 25 25 5 0.075 24 23 24 6 0.0375 24 23 23 Tabel 2 Katse Kontsentratsioon C 1/C σ Pindliig Γ nr mol/l l/mol [mol/m2] 0 0 0 0 0 1 0.1 10 0.06583783 1.32232E-06 2 0.12 8.3333333333 0.065242667 1.53782E-06 3 0.14 7.1428571429 0.064656995 1.74566E-06 4 0.16 6.25 0.064080813 1.94583E-06 5 0.18 5.5555555556 0.063514121 2.13833E-06 0.2 5 0.06295692 0.00012716 Arvutused Γmax 9.25129286817833E-06
1.79556478405316E-19
6.91545648479499E-10 L0= [L(O-H)+L(C-0)+2*L(C-C)+L(C-H)]*sin(109/2)=
=0.52nm = 5.2*10^-10m J/m2 Molekuli pindala adsorptsioonikihis S 0 ja adsorptsioonikihi paksus l0 S 0 l 0 Molekuli arvutuslik pikkus L 0 Siin tuleb esitada arvutused, tabelid ja graafikud. Näidisena on toodud vormistus KK1 tööle.


1.7955*10^-19 9.2512*10^-6


Uuritav aine Propanool Kontsentratsioon, mol/l 1.2M Molaarmass, g/mol 60.10 g/mol
0.804 kg/dm3
804000 g/m3 Temperatuur, K 297.75K 72.13 6.022*10^23 Tilkade arv  Pindpinevus σ keskmine 33.66 47.14 29.33 54.1 26.33 60.26 25 63.47 23.66 67.06 23.33 68.01 1/Γ 0 756246.40396
650269.93563
572849.89812
513920.67469
467655.60296
7864.0870614 Tihedus, kg/dm3
Tihedus, g/m3   H 2O pindpinevus σ, mJ/m 2 Avogadro arv N A, 1/mol mJ/m2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 45 49 53 57 61 65 69 f(x) = 11.8629958889547 x² − 32.3672026782942 x + 68.9560208333333 Pindpinevuse isoterm Kontsentratsioon C [mol/l] P in d p in e v u s  σ  [ m J/ m 2 ] 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 5E-07 1E-06 1.5E-06 2E-06 2.5E-06 Adsorptsiooni isoterm C [mol/l] Γ  [m o l/ m 2 ] 5 6 7 8 9 10 11 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 f(x) = 64923.8709846411 x + 108093.44918316 1/Γ = f(1/C) 1/C [l/mol] 1 /Γ  


5 6 7 8 9 10 11 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 f(x) = 64923.8709846411 x + 108093.44918316 1/Γ = f(1/C) 1/C [l/mol] 1 /Γ  


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 45 49 53 57 61 65 69 f(x) = 11.8629958889547 x² − 32.3672026782942 x + 68.9560208333333 Pindpinevuse isoterm Kontsentratsioon C [mol/l] P in d p in e v u s  σ  [ m J/ m 2 ] 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 5E-07 1E-06 1.5E-06 2E-06 2.5E-06 Adsorptsiooni isoterm C [mol/l] Γ  [m o l/ m 2 ] 5 6 7 8 9 10 11 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 f(x) = 64923.8709846411 x + 108093.44918316 1/Γ = f(1/C) 1/C [l/mol] 1 /Γ  


5 6 7 8 9 10 11 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 f(x) = 64923.8709846411 x + 108093.44918316 1/Γ = f(1/C) 1/C [l/mol] 1 /Γ  


5 6 7 8 9 10 11 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 f(x) = 64923.8709846411 x + 108093.44918316 1/Γ = f(1/C) 1/C [l/mol] 1 /Γ  


5 6 7 8 9 10 11 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 f(x) = 64923.8709846411 x + 108093.44918316 1/Γ = f(1/C) 1/C [l/mol] 1 /Γ  


Järeldus  
Antud töös määrasin pindaktiivse ainevesilahuse pindpinevust sõltuvalt lahuse 
kontsentratsioonist. Sellest lähtuvalt arvutasin:
molekuli adsorptsioonikihi pindala:  "1.7955*10^-19"  𝑚^2 molekuli adsorptsioonikihi paksus:   "9.2512*10^-6"  𝑚,  molekuli pikkus tuli samas suurusjärgus arvutusliku pikkusega  Kasutatud allikad: Õppejõu poolt antud praktikumi juhend


Järeldus  
Antud töös määrasin pindaktiivse ainevesilahuse pindpinevust sõltuvalt lahuse 
kontsentratsioonist. Sellest lähtuvalt arvutasin:
molekuli adsorptsioonikihi pindala:  "1.7955*10^-19"  𝑚^2 molekuli adsorptsioonikihi paksus:   "9.2512*10^-6"  𝑚,  molekuli pikkus tuli samas suurusjärgus arvutusliku pikkusega  Kasutatud allikad: Õppejõu poolt antud praktikumi juhend


Siia tuleb lisada (skaneeritult või fotona) õppejõu poolt antud tööülesanne ja õppejõu  poolt allkirjastatud originaalkatseandmete leht.


Siia tuleb lisada (skaneeritult või fotona) õppejõu poolt antud tööülesanne ja õppejõu  poolt allkirjastatud originaalkatseandmete leht.

Document Outline

• Tiitelleht
• Teooria ja töö käik
• Arvutused, tabelid ja graafikud
• Järeldus
• Originaalkateseandmed