Поверхностная активность масляной кислоты чем поверхностная активность уксусной кислоты

Поверхностная активность

В чистых жидкостях снижение свободной поверхностной энергии может происходить только за счет сокращения поверхности; например, капли дождя приобретают сферическую форму, соответствующую минимальной поверхности. В жидких растворах поверхностная энергия Гиббса может уменьшаться и за счет снижения поверхностного натяжения.

Способность растворенного вещества изменять поверхностное натяжение жидкости называется поверхностной активностью g. Количественной характеристикой поверхностной активности служит первая производная поверхностного натяжения σ от молярной концентрации C, взятая со знаком минус:

В узком интервале концентраций можно допустить, что

Различные растворенные вещества могут по-разному влиять на поверхностное натяжение (рис.11). Если растворенное вещество понижает поверхностное натяжение (Dσ 0); такие вещества называются поверхностно-активными веществами (ПАВ).В водных растворах свойства ПАВ проявляют многие органические вещества, например, спирты и кислоты алифатического ряда, сложные эфиры, белки и др.

Многие растворенные вещества незначительно повышают поверхностное натяжение (Dσ > 0). Поскольку их поверхностная активность отрицательна (g 0; g 0)

Рис.11. Зависимость поверхностного натяжения растворов

от концентрации растворенного вещества.

В биологических процессах наиболее важны ПАВ. Молекулы ПАВ содержат два фрагмента: неполярный (гидрофобный) углеводородный «хвост» и полярную (гидрофильную) «голову», т.е. их структура дифильна:

○. В зависимости от характера полярной группы различают три вида ПАВ:

Катионоактивные и анионоактивные ПАВ обладают ярко выраженным антимикробным действием и используются в хирургии в качестве антисептиков.

Рис.12. Изотермы поверхностного натяжения

водных растворов насыщенных карбоновых кислот при 298 К.

Рис.13. Строение мономолекулярного слоя: а) при малой

концентрации ПАВ; б) при высокой концентрации ПАВ.

Таким образом, поверхностная активность ПАВ связана с его накоплением на границе раздела фаз. Концентрация ПАВ в поверхностном слое может значительно превышать его концентрацию в объеме фазы.

Дата добавления: 2015-07-26 ; просмотров: 27 ; Нарушение авторских прав

Источник

Примеры решения задач. Пример 1. Вычислите по данным сталагмометрического исследования поверх-ностное натяжение этанола при 250С

Пример 2. Предельная адсорбция ПАВ некоторым адсорбентом составляет 0,005 моль/г. Вычислите массу адсорбированного ПАВ из раствора равновесной кон-центрацией 0,1 моль/л адсорбентом массой 2 г. Относительная молекулярная масса ПАВ равна 60, а константа равновесия 0,06 моль/л.

Пример 4. Для проведения адсорбции к 50 мл раствора уксусной кислоты внесено 2 г активированного угля. Температура опыта 25 о С. Объемы 0,1 М раствора NaOH, израсходованных на титрование 20 мл растворов кислоты до и после адсорбции составили 2,6 и 0,6 мл. Вычислите величину адсорбции.

Вопросы и задачи для самоподготовки

1. Что такое молекулярное давление и свободная поверхностная энергия?

2. Поверхностное натяжение. Методы его определения. Что представляет собой сталагмометрический метод определения поверхностного натяжения растворов, каковы границы его использования?

3. Что такое абсорбция, адсорбция, адсорбент, адсорбтив? Какие силы могут действовать между молекулами или ионами адсорбента и адсорбтива? Основные виды адсорбции.

4. Объясните физический смысл динамического адсорбционного равновесия. Какие воздействия могут изменять это равновесие?

5. В чём заключается и чем объясняется избирательность адсорбции на твердой поверхности? Правило Панета Фаянса для эквивалентной адсорбции.

6. Смысл теории мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра? Уравнение и изотерма адсорбции Лэнгмюра. Их физический смысл.

7. Уравнение и кривая адсорбции Фрейндлиха. Как определяют константы, входящие в уравнение? Для каких случаев адсорбции оно применимо?

8. В чём смысл теории полимолекулярной адсорбции Поляни? Изотерма адсорбции БЭТ для полимолекулярной адсорбции (объясните ход кривой).

9. Эквивалентная адсорбция. Правило Панета-Фаянса.

10. Ионообменная адсорбция. Что такое ионообменники, какова их структура, как они различаются по основности. Применение ионообменников.

11. Будет ли происходить адсорбция ионов на частицах сульфата бария в растворе хлористого натрия? Обосновать ответ.

12. Будет ли происходить адсорбция ионов на частицах хлорида серебра в растворе хлористого калия? Ответ обосновать.

13. Будут ли обмениваться гидрокарбонат ионы на ионообменике с кар-боксильными функциональными группами? Обосновать ответ.

14. Будут ли обмениваться ионы натрия на ионообменнике с карбоксильными функциональными группами. Обосновать ответ.

15. Будут ли обмениваться ацетат ионы на ионообменнике, функциональными группами которого являются аминогруппы? Ответ обосновать.

16. Будут ли обмениваться ионы аммония на ионообменнике, функцио-нальными группами которого являются аминогруппы? Ответ обосновать.

17. Привести примеры адсорбции на твердой поверхности в организме. Объясните физиологическое значение адсорбции в каждом случае.

18. Как используется адсорбция при лечении больных? Что такое адсорбционная терапия и гемосорбция?

19. Какие группы веществ являются поверхностно-неактивными? Как и почему они влияют на поверхностное натяжение растворов?

20. Какие группы веществ являются поверхностно-активными? Как и почему они влияют на поверхностное натяжение растворов?

21. Какой вид имеют изотермы поверхностного натяжения адсорбции поверхностно-активных веществ? Есть ли между ними взаимосвязь?

22. Привести уравнения, определяющие величину адсорбции на поверхности жидкости. Указать границы их применимости.

23. Что такое поверхностная активность веществ, какие значения она может принимать, как определить её величину?

24. Какие общие черты характерны для структуры молекул ПАВ (объяснить, привести примеры)? Что такое гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ)?

25. Как зависит поверхностная активность ПАВ от структуры их молекул? В чем состоит правило Дюкло-Траубе? Объяснить, привести примеры.

26. Какие существуют виды ПАВ, чем они отличаются (привести примеры)?

27. Как располагаются молекулы ПАВ на поверхности жидкости? Какова структура образуемого ими адсорбционного слоя?

28. Назовите наиболее важные естественные ПАВ, действующие в организме, объясните их функции.

29. Использование ПАВ в быту, технике, в клинической практике и в фармации.

30. Как и во сколько раз изменится поверхностная активность растворённого вещества, если вместо раствора пропионовой кислоты С₂Н₅СООН взять раствор валериановой кислоты С₄Н₉СООН той же концентрации? Ответ обосновать.

31. Как и во сколько раз изменится поверхностная активность растворённого вещества, если вместо раствора масляной кислоты С₃Н₇СООН взять раствор уксусной кислоты СН₃СООН той же концентрации? Ответ обосновать.

39. Емкость адсорбента АДБ по холестерину (предельная адсорбция) составляет 0,7 мкмоль/г. Вычислите величину адсорбции холестерина из плазмы крови, содержащей 4,8 мкмоль/мл холестерина, если константа равновесия составляет 2 мкмоль/мл. Ответ: 0,494 мкмоль/г.

40. Концентрация холестерина в плазме крови после проведения гемосорбции снизилась с 4,8 до 4,0 мкмоль/мл. Чему равна емкость данного адсорбента (адсорбция) по холестерину (в мкмоль/г), если объем плазмы равен 1 л, а масса сорбента равна 10 г? Ответ: 80 мкмоль/г.

41. Концентрация кетоновых тел, накапливаемых в крови больных сахарным диабетом в течение суток (равновесная концентрация), достигает 0,2 моль/л.

47. Определите предельную величину адсорбции масляной кислоты на поверх-

55. Определите поверхностную активность этилацетата по следующим данным, полученным при 298К:

С, моль/л 0,0078 0,0156 0,03120 0,06250 0,1250 0,2500 0,5000

s, мДж/м 2 69,6 68,0 65,1 61,5 56,2 49,7 41,5

56. Определите поверхностную активность додецилсульфата натрия по следующим данным, полученным при 20 о С:

С, ммоль/л 2,16 3,96 6,6 8,3 9,3 9,8 10,2 11,2

s, мДж/м 2 62 54 47 43 42 41 41 41

57. Пользуясь уравнением Фрейндлиха вычислите равновесную концентрацию раствора уксусной кислоты, если 1 г угля адсорбировал 3,76 ммоль её. К = 0,12; n = 0,5. Ответ: 5,6 ммоль/л.

58. По уравнению Фрейндлиха вычислите равновесную концентрацию ацетона, если 1 г угля адсорбировал 1,772 ммоль его. K = 0,1585; n = 0,5. Ответ: 3,34 ммоль/л.

59. Рассчитайте величину адсорбции уксусной кислоты на твердом адсорбенте,

60. Какова масса уксусной кислоты, адсорбированной 1,5 г угля, если концентрация её в растворе до адсорбции составляла 0,1 моль/л, а после адсорбции из 50 мл раствора − 0,07 моль/л? Ответ: 0,09 г.

61. Для проведения адсорбции к 50 мл раствора уксусной кислоты внесено 2 г активированного угля. Температура опыта 25 о С. Объемы 0,1 М раствора NaOH, израсходованных на титрование 20 мл растворов кислоты до и после адсорбции составили 4,1 и 1,5 мл. Вычислите величину адсорбции. Ответ: 0,325 ммоль/г.

62. Для проведения адсорбции к 50 мл раствора уксусной кислоты внесено 2 г активированного угля. Температура опыта 25 о С. Объемы 0,1 М раствора NaOH, израсходованных на титрование 20 мл растворов кислоты до и после адсорбции составили 11,2 и 4,4 мл. Вычислите величину адсорбции. Ответ: 0,85 ммоль/г.

63. В 50 мл раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л поместили активированный уголь массой 2 г и взбалтывали смесь до достижения адсорбционного равновесия. После этого раствор отфильтровали. На титрование 10 мл фильтрата пошло 15 мл раствора титранта с концентрацией KOH, равной 0,05 моль/л. Вычислите величину адсорбции. Ответ: 0,625 ммоль/г.

64. В 60 мл 0,44 М раствора некоторого вещества поместили активированный уголь массой 3 г. Раствор с адсорбентом взбалтывали до установления адсорбционного равновесия, в результате чего концентрация вещества снизилась до 0,35 моль/л. Вычислите величину адсорбции. Ответ: 1,8 ммоль/г.

65. На основе каких опытов по изучению адсорбции веществ М.С.Цвет разра-ботал метод хроматографии? Для чего он применяется в настоящее время?

66. Каков общий механизм разделения смесей веществ при хроматографии? Что такое элюция?

67. Какие виды хроматографии различают по механизму взаимодействия разделяемых веществ с адсорбентом? Объясните механизм разделения веществ в каждом случае.

68. Классификация методов хроматографии по агрегатному состоянию фаз, техническому исполнению.

Источник

Поверхностная активность масляной кислоты чем поверхностная активность уксусной кислоты

12. Найти поверхностную активность уксусной кислоты на границе ее водного раствора с воздухом (при Т = 373 К) и концентрации раствора равной C = 0,01 кмоль/м 3 по константам Шишковского а = 9,3·10 –3 и b = 18,32.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2467045

16. По экспериментальным данным построить кривую адсорбции углекислого газа на цеолите (при Т = 293 К) и с помощью графического метода определить константы уравнения Ленгмюра:

17. По константам уравнения Ленгмюра Г ∞ = 182⋅10 –3 и K = 0,1⋅10 –2 рассчитать и построить график адсорбции углекислого газа на активированном угле в пределах равновесных давлений газа: 1·10 3 ÷ 40·10 3 Па.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2468588

18. По экспериментальным данным адсорбции углекислого газа на активированном угле найти константы уравнения Ленгмюра, пользуясь которыми рассчитать и построить кривую адсорбции:

19. Построить график адсорбции углекислого газа на активированном угле (при Т = 231 К) и определить константы уравнения Бедеккера-Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные:

20. Построить график адсорбции углекислого газа на активированном угле (при Т = 271 К) в интервале давлений 2·10 2 ÷ 30·10 2 Па, если константы уравнения Бедеккера-Фрейндлиха β 1 = 1,6·10 –3 и 1/n = 0,48.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2467741

21. На основании данных адсорбции бензойной кислоты из бензола на
активированном угле (при Т = 298 К) определить графическим методом конс-
танты в уравнении Бедеккера-Фрейндлиха:

22. При адсорбции стеариновой кислоты из раствора в бензоле на коллоидном никеле получены следующие данные:

24. При измерении поверхностного натяжения водных растворов пропионовой кислоты при Т = 293 К были получены следующие величины:

На основании этих данных построить графики σ = f(С) и Г = f(С). Определить константы уравнения Ленгмюра K и Г ∞. https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2467873

25. При адсорбции уксусной кислоты из водного раствора древесным углем были получены следующие данные:

9.2. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1. Вычислить скорость электрофореза коллоидных частиц берлинской лазури в воде, если ξ–потенциал составляет 0,058 В; градиент напряжения внешнего электрического поля Η = 5⋅10 2 В/м; вязкость среды η = 1⋅10 –3 Па⋅с; ε = 81; электрическая константа ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2464398

2. Найти ξ–потенциал для суспензии кварца в воде, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду; смещение границы составило 5⋅см за 180 с; градиент напряжения внешнего электрического поля Η = 10 4 B/м; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2464414

3. Вычислить ξ–потенциал коллоидных частиц трехсернистого мышьяка в воде, если при электрофорезе за 260 с граница сместилась на 7,2·10 –2 м; градиент внешнего электрического поля Η = 6,3⋅10 3 B/м; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2466923

4. Найти величину ξ–потенциала на границе кварцевое стекло − водный раствор KCl, если в процессе электроосмоса: сила тока J = 4·10 –4 A; время переноса 1⋅10 –8 м 3 раствора составляет 12,4 с; удельная электропроводность среды ω = 1,8⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ; η = 10 –3 Па⋅с; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2464447

5. При какой силе тока в процессе электроосмотического движения водного раствора KCl через мембрану из полистирола его объемная скорость будет равна 5,5⋅10 –10 м 3 /c, если ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м; ξ = 10 –2 В; удельная электропроводность среды ω = 9⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ; вязкость η = 10 –3 Па⋅с?
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2466176

6. Вычислить ξ–потенциал на границе кварц − водный раствор КСl, если для электроосмоса получены следующие данные: сила тока J = 2⋅10 –3 A; время переноса 4⋅10 –8 м 3 раствора составляет 17 с; удельная электропроводность среды ω = 6,2⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м; ε = 81; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2466182

7. Вычислить величину ξ–потенциала на границе водный раствор KCl − мембрана из полистирола, если в процессе электроосмоса объемная скорость равнялась 15⋅10 –10 м 3 /с; сила тока J = 7⋅10 –3 А; удельная электропроводность среды ω = 9⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м; ε = 81.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2466907

8. Построить кривую зависимости величины ξ–потенциала от диаметра пор капилляров кварцевой диафрагмы, пользуясь следующими экспериментальными данными электроосмоса:

Удельная электропроводность среды ω = 1,8⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ; сила тока J = 0,32⋅10 –3 A; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2466917

9. Пользуясь экспериментальными данными электроосмоса, показать графически, как меняется величина ξ–потенциала на кварцевой мембране с увеличением концентрации раствора КСl:

10. Построить кривую изменения ξ–потенциала на границе кварцевая мембрана − раствор KCl в зависимости от диаметра пор мембраны, если при электроосмосе получены следующие экспериментальные данные:

Удельная электропроводность среды ω = 1,5⋅10 –3 Ом –1 ⋅м –1 ; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; сила тока J = 2⋅10 –5 A; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2466952

13. Вычислить величину ξ–потенциала на границе коллодиевая мембрана − водный раствор KCl, если при продавливании этого раствора через мембрану под давлением 25,5⋅10 3 Па потенциал течения Ε теч = 8,8⋅10 –3 В; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; удельная электропроводность среды ω = 1,5⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ;.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2467072

17. Построить график изменения потенциала течения Ε теч на границе диафрагмы из кварцевого порошка и раствора NaCl от концентрации NaCl, пользуясь экспериментальными данными:

18. Какое давление необходимо приложить, продавливая через мембрану из углекислого бария 96 %-й этиловый спирт, чтобы потенциал течения Ε теч оказался равен 1,9 В? При этом ξ = 42⋅10 –3 В; удельная электропроводность среды ω = 1,1⋅10 –4 Ом –1 ⋅м –1 ; вязкость среды равна η = 1,2⋅10 –3 Па⋅с; ε = 81; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2467717

19. Определить величину ξ–потенциала на границе керамического фильтра и − водного раствора КСl, если при продавливании раствора (Ρ = 13,3⋅10 3 Па) возникает потенциал течения Ε теч = 2,6·10 –3 В и при этом удельная электропроводность среды равна ω = 1,6⋅10 –2 Ом –1 ⋅м –1 ; вязкость среды η = 10 –3 Па⋅с; ε 0 = 8,85⋅10 –12 Ф/м; ε = 81.
https://www.plati.market/asp/pay.asp?idd=2467734

20. Построить кривую зависимости величина ξ–потенциала от диаметра пор корундовой диафрагмы в растворе KCl, пользуясь следующими экспериментальными данными электроосмоса:

Источник

Укажите неполярный адсорбент, широко применяющийся в медицине

2) активированный уголь

31) Какой природы частицы будут адсорбироваться на адсорбенте, поверхность которого заряжена положительно1) анионы

32) Какие методы применяют для разделения и обнаружения малых количеств вещества в биологических жидкостях (например, при допинг-контроле)3) хроматографические

33) При адсорбции молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ) на поверхности воды в область неполярной фазы ориентируются…

1) неполярные углеводородные радикалы молекул ПАВ

34) При растворении поверхностно—инактивного вещества величина поверхностного натяжения…

35) Из предложенного ряда выберите вещество, для которого поверхностная активность g=0:4) сахар.

36) Единицей измерения поверхностного натяжения является:б) Н/м;

37) Выберите растворитель, в котором сохраняется правило Дюкло-Траубе:

1)вода;

38) Во сколько раз поверхностная активность уксусной кислоты (СН₃СООН) больше или меньше поверхностной активности масляной кислоты (СН₃-СН₂-СН₂-СООН) при условии равенства концентраций их разбавленных водных растворов?

39) Свободная поверхностная энергия равна: 1) ;

40) Из предложенных адсорбентов выберите неполярные:4) графит

41) Какие утверждения не относятся к теории Лэнгмюра:

3)вблизи поверхности адсорбента формируется двойной электрический слой;

42) Укажите факторы, не способные вызвать процесс коагуляции;

43) Выберите уравнение Лэнгмюра для расчёта адсорбции жидких веществ:

1)

44) Среди, предложенных формул, выберите формулу для расчета толщины адсорбционного слоя:

3) ;

45) К каким растворам можно отнести цельную кровь 2)коллоидные;

46) Во сколько раз поверхностная активность капроновой кислоты (С₅Н₁₁СООН) больше поверхностной активности масляной кислоты (С₃Н₇СООН)?3) 10,24

47) Уравнение Фрейндлиха применимо для расчетов адсорбции на границе раздела ж/т из растворов:

3) со средней концентрацией;

48) Будет ли уголь адсорбировать ацетон (ε=21) из его смеси с хлороформом (ε=5,1)?3) нет

49) Какой растворитель наиболее подходит для адсорбции хлороформа (e=4,7) на активированном угле:

1)вода (e=80,1)

50) Пользуясь правилом Дюкло-Траубе, определите во сколько раз поверхностная активность масляной кислоты (С₃Н₇СООН) меньше поверхностной активности гептановой кислоты (С₆Н₁₃СООН).2) 32,8

51) Пользуясь правилом Дюкло-Траубе, определите во сколько раз поверхностная активность пентанола (С₅Н₁₁ОН) меньше поверхностной активности деканола (С₁₀Н₂₁ОН).3) 335,54

52) Определить во сколько раз поверхностная активность цетилового спирта (С₁₆Н₃₃ОН) больше поверхностной активности гептанола (С₇Н₁₅ОН).

ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

1) Среди приведенных веществ дисперсной системой является …

2) Изменение смачивания твердых тел под действием ПАВ используется при …

3) Метод разделения, основанный на проникновении молекул и ионов через мембрану, непроницаемую для коллоидных частиц, называется…

4) Дым и туман относится к дисперсным системам типа… 3) аэрозоль

5) Коагуляция коллоидных растворов может протекать под действием…

2) сильных электролитов

6) Воздух, содержащий частички пыли, относится…2) аэрозолям

7) В эмульсиях дисперсная фаза ____, дисперсионная среда…

8) Коагуляцией называется:

1) процесс объединения коллоидных частиц в более крупные агрегаты вследствие потери агрегативной устойчивости;

9) Дисперсная система состоит из:

1) дисперсной фазы и дисперсионной среды

Источник

Т е м а: Физико-химия поверхностных явлений

Примеры решения задач

Задача 1. Сколько таблеток активированного угля массой 0,25 г необходимо принять больному для удаления токсинов из желудка объемом 0,75 л, если концентрация токсинов равна 0,03 моль/л, а процесс адсорбции описывается уравнением (концентрация выражена в г/л)?

Вычислим, сколько граммов токсинов находится в желудке больного:

Найдем массу адсорбента, необходимую для поглощения 0,0225 г токсинов, используя уравнение Фрейндлиха:

;

.

Разделив массу адсорбента на массу одной таблетки, получим искомое число таблеток: .

Следовательно, больному необходимо принять не менее 6 таблеток активированного угля.

Задача 2. Во сколько раз поверхностная активность пропионовой кислоты больше или меньше поверхностной активности валериановой кислоты при условии равенства концентраций их разбавленных водных растворов?

, (1)

Пропионовая кислота СН₃СН₂СООН

Поверхностная активность валериановой кислоты больше поверхностной активности масляной кислоты в 3,2 раза.

. (2)

В свою очередь, поверхностная активность масляной кислоты больше поверхностной активности пропионовой кислоты в 3,2 раза:

. (3)

Выразим из уравнения (3) и подставим в уравнение (2):

;

;

.

Таким образом, поверхностная активность пропионовой кислоты меньше поверхностной активности валериановой в 10,24 раза.

Величину адсорбции можно определить по изменению поверхностного натяжения в связи с накоплением вещества в поверхностном слое, используя уравнение Гиббса: Г = – × . Для приближенных расчетов можно заменить на = .

Тогда Г = – ( ),

Концентрация вещества в чистой воде равна нулю.

.

Вопросы и задания

1. Дайте определение понятий: “адсорбция”, “абсорбция”, “капиллярная конденсация”.

2. На основании каких данных можно судить об адсорбции твердым адсорбентом растворенных веществ?

3. Дайте определение понятий “мономолекулярная адсорбция”, “хемосорбция”, “физическая адсорбция”.

4. Объясните сущность хроматографического метода анализа и приведите примеры его использования.

5. В чем проявляется обратимость физической адсорбции и необратимость хемосорбции?

6. Приведите примеры процессов физической адсорбции, хемосорбции, абсорбции в живых организмах.

8. Какие процессы могут самопроизвольно протекать на границе раздела фаз? Как меняется при этом поверхностная энергия?

9. Как можно отличить процессы адсорбции, абсорбции, хемосорбции? Приведите конкретные примеры и роль этих процессов в живых организмах.

10. Объясните понятия “поверхностная энергия”, “поверхностное натяжение”. Можно ли эти величины измерить или рассчитать?

11. Hа каких границах раздела фаз возможна: а) положительная, б) отрицательная адсорбция. В чем это выражается и можно ли это подтвердить экспериментально?

12. Во сколько раз поверхностная активность уксусной кислоты больше или меньше поверхностной активности капроновой кислоты?

13. Токсины возбудителей столбняка, ботулизма поражают прежде всего клетки центральной нервной системы. Какой тип адсорбционного взаимодействия осуществляется в данном случае?

14. Объясните принципы подбора красителей для окрашивания белков клеточных ядер, протоплазмы.

15. Объясните механизмы “блокады” ферментов и других биологически активных веществ даже небольшими количествами ядов и токсинов.

16. Какое значение для медицины имеет ионообменная адсорбция?

17. Объясните влияние давления газа на величину удельной адсорбции при постоянной температуре.

18. Как будет изменяться поверхностное натяжение воды при растворении в ней бутанола, уксусной кислоты, поваренной соли, сахара?

19. Какие вещества называют поверхностно-активными (ПАВ), поверхностно – неактивными (ПНВ) и поверхностно – инактивными (ПИАВ)?

20. Влияет ли длина углеводородного радикала в молекулах алифатических кислот на их адсорбционную способность? В чем это проявляется? Приведите примеры и изобразите изотермы адсорбции уксусной, пропионовой и масляной кислот на границе раздела водный раствор – воздух.

21. Что понимают под поверхностной активностью веществ и как ее определяют?

22. В чем проявляется неодинаковая поверхностная активность различных веществ? Какое значение это имеет для процессов «переработки» пищи в организме?

23. Активированный уголь, получаемый из скорлупы грецких орехов, имеет удельную поверхность до 1000 м 2 /г, с чем связана его высокая “адсорбционная способность”. Предложите методы его регенерации, если извлечение растворенного вещества происходит за счет физической адсорбции.

24. Чем отличается адсорбция из растворов от адсорбции газов и паров?

25. Будет ли одинаковой удельная адсорбция уксусной и пропионовой кислот на угле, если для адсорбции взяты одинаковые объемы растворов равной концентрации?

26. Объясните возможности хроматографического метода анализа.

27. Будет ли одинаковым поверхностное натяжение водных растворов уксусной, пропановой, бутановой кислот равных концентраций?

28. Какие силы “удерживают” различные вещества на поверхности раздела фаз? Может ли одно и то же вещество на различных границах раздела фаз быть ПАВ и ПИАВ?

29. Одной из стадий процесса пищеварения является образование эмульсий типа “масло в воде”. Желчные кислоты, будучи поверхностно – активными веществами, адсорбируются на границе раздела ж₁/ж₂. Изобразите схему ориентации желчных кислот на этой границе раздела. У кого больше нагрузка на печень: у гурмана или у вегетарианца?

30. Приведите примеры, иллюстрирующие правило выравнивания полярностей Ребиндера.

31. Объясните, почему при взбалтывании бензола в воде наблюдается быстрое расслаивание жидкостей, а в присутствии мыла получается устойчивая эмульсия? Изобразите схему капельки эмульсии бензола в воде.

33. Каковы закономерности молекулярной адсорбции из растворов?

35. Изобразите и объясните графические зависимости величин удельной адсорбции от давления газа в случае образования мономолекулярного и полимолекулярного слоев.

36. Во сколько раз поверхностная активность пропионовой кислоты больше или меньше поверхностной активности капроновой кислоты при условии равенства концентраций их разбавленных водных растворов?

37. Можно ли считать образование липидных слоев в мембранах следствием формирования мономолекулярного слоя?

38. Изобразите изотермы мономолекулярной и полимолекулярной адсорбции. Какие уравнения описывают эти процессы?

39. Как влияет смачивание адсорбента растворителем на процесс адсорбции растворенных веществ?

41. При введении 1 г угля в 100 мл раствора красителя концентрация изменилась от 1×10 –4 моль/л до 6×10 –5 моль/л, а при добавлении к 100 мл исходного раствора 2 г угля равновесная концентрация оказалась равной
2×10 –5 моль/л. Объясните влияние массы адсорбента на величину удельной адсорбции.

42. Предложите адсорбционные методы разделения смеси уксусной и октановой кислот из водного раствора.

43. В две колбы, содержащие по 200 мл 0,05 М растворов уксусной и пропионовой кислот, поместили по 3 г активированного угля. После установления адсорбционного равновесия были определены концентрации кислот в каждом растворе. Предскажите возможные варианты результатов эксперимента.

44. Почему посуду из-под подсолнечного масла трудно отмыть чистой водой и легко мыльным раствором? Изобразите схему строения капельки эмульсии масла в воде в присутствии мыла. Чем объяснить мутность образующейся эмульсии?

45. В 1903 г. М. С. Цвет, пропустив через колонку с толченым мелом экстракт измельченных зеленых листьев, наблюдал образование цветных полос, расположенных по высоте колонки. К каким выводам пришел ученый? Развитию какого метода исследования положили начало опыты М. С. Цвета?

46. Какие из перечисленных соединений будут обладать свойствами поверхностно-активных веществ: бутанол, олеат калия, глюкоза, пропионовая кислота, хлорид натрия, додецилсульфонат натрия (С₁₂Н₂₅SO₃Na), толуол?

49. Рассчитайте удельную адсорбцию уксусной кислоты древесным углем из водного раствора объемом 200 мл, если при погружении 4 г угля концентрация кислоты (ммоль/л) изменилась с 126,0 до 89,9. (1,805 моль/кг)

54. Активированный уголь имеет удельную поверхность 1000 м 2 /г. Рассчитайте, сколько фосгена (мг) адсорбируется поверхностью 20 м 2 угля, если 1 г угля при нормальных условиях адсорбирует 0,44 л газа. (38,9 мг)

55. Константы Г_¥ и В в уравнении Ленгмюра определяют графически, используя экспериментальные данные. При изучении адсорбции муравьиной кислоты из водного раствора углем получены следующие данные:

Достаточно ли приведенных данных для расчета констант Г_¥, В? Будут ли эти константы постоянными для адсорбции уксусной, пропановой кислот углем?

56. Рассчитайте максимальное количество гексилового спирта, адсорбированного на 1 м 2 поверхности водного раствора, если при изучении адсорбции получены следующие результаты:

Чем будут отличаться изотермы адсорбции бутилового и гексилового спиртов?

57. Анализ крови на присутствие в ней алкоголя, наркотиков, биостимуляторов проводится за считанные минуты с помощью газо-жидкостной хроматографии. Объясните сущность этого метода анализа.

58. К 20 мл 0,1 М раствора бутилового спирта добавили 2 г активированного угля. После установления адсорбционного равновесия уголь отфильтровали и провели анализ фильтрата. Концентрация бутанола стала равной 0,02 моль/л. Рассчитайте величину удельной адсорбции. Как изменится поверхностное натяжение раствора после адсорбции? (8·10 –4 моль/г)

61. Рассчитайте удельную адсорбцию уксусной кислоты углем, если при погружении 4,0 г угля в водный раствор кислоты объемом 200 мл концентрация изменилась с 15,7 до 3,4 ммоль/л. (0,615 моль/кг)

63. По экспериментальным данным определите константы в уравнении Ленгмюра:

66. Рассчитайте константы уравнения Фрейндлиха для процесса адсорбции уксусной кислоты, если в четырех опытах получены следующие результаты:

Объем раствора принять равным 1 л.

67. Сколько граммов активированного угля необходимо принять внутрь для удаления токсинов из желудка объемом 0,5 л, если концентрация токсинов равна 0,02 г/л. Процесс адсорбции описывается уравнением , а концентрация выражена в г/л? (0,59 г.)

68. Достаточно ли 1,5 г угля для полного удаления из желудка токсинов с концентрацией 0,01 г/л, если адсорбция описывается уравнением (концентрация (С) выражена в г/л). Объем желудка принять равным 0,75 л.

71. Сколько таблеток активированного угля массой 0,25 г необходимо принять больному внутрь для очистки содержимого желудка от токсинов, концентрация которых равна 0,02 г/л, если процесс адсорбции описывается уравнением (концентрация выражена в г/л). При расчетах необходимо учесть объем желудка. (≈ 5 таблеток)

81. Рассчитайте массу бутановой кислоты, которая адсорбировалась из раствора, если равновесная концентрация кислоты 0,06 моль/л, масса адсорбента 3 г. Величины предельной адсорбции на угле и постоянной В равны соответственно 45,3×10 –2 моль/кг и 5,0×10 –3 моль/л. (0,11 г.)

82. Уголь, массой 3 г, поместили в 70 мл раствора пропионовой кислоты с концентрацией 0,2 моль/л. После установления адсорбционного равновесия уголь отфильтровали. На титрование 15 мл фильтрата было израсходовано 20 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия. Определите величину адсорбции пропионовой кислоты. (1,56 моль/кг)

83. Поверхностное натяжение водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) с концентрацией 0,088 моль/л равно
2,05×10 –2 Дж/м 2 (температура 30 °С). Рассчитайте величину адсорбции ПАВ, если концентрация его раствора составляет 0,044 моль/л. (Поверхностное натяжение воды при 30 °С равно 71,18×10 –3 Дж/м 2 ). (1,006·10 –5 моль/м 2 )

84. Проверьте выполнение правила Дюкло – Траубе для водных растворов изопропилового и изобутилового спиртов (в данном интервале концентраций):

85. В крови больных сахарным диабетом происходит накапливание кетоновых тел, концентрация которых за сутки достигает 0,15 моль/л. Вычислите величину адсорбции кетоновых тел из крови при гемосорбции, если значение предельной адсорбции составляет 3,5×10 –3 моль/г, а константа уравнения Ленгмюра В=6,7×10 –2 моль/л. (2,42·10 –3 моль/г)

86. В результате гемолиза произошло уменьшение концентрации холестерина с 5,8×10 –6 до 5,1×10 –6 моль/мл. Учитывая, что объем плазмы составляет 1,2 л, а масса адсорбента 15г, рассчитайте значение удельной адсорбции на данном адсорбенте (в моль/г). (5,6·10 –5 моль/г)

Источник