Модуль 03: «Физхимиялық талдау»

Есептерді шығару үлгілері

жүктеу/скачать 2,72 Mb.

бет	95/126
Дата	07.01.2022
өлшемі	2,72 Mb.
	#19208

1 ... 91 92 93 94 95 96 97 98 ... 126

Байланысты:
fkh grm,gd -19-1.2020 (1)-7

СОӨЖ №4 Қос электрлік қабат, құрылысы. Электрокинетикалық потенциал.

Есептерді шығару үлгілері.
Мысал №1. 75К температурада азоттың (рутил) бетіндегі адсорбциясының тәжірибелік нәтижелері төмендегідей:

60,94

116,41

169,84

218,65

272,25

А, моль/кг

0,367

0,417

0,467

0,512

0,567

БЭТ сызықтық теңдеуіне сәйкес сызбанұсқа тұрғызыңыз. және С константаларын табыңыз. Адсорбенттің меншікті бетін есептеңіз. Берілген температурадағы азотттың қаныққан буының қысымы , азоттың бір молекуласының ауданы .
Шығарылуы: БЭТ теңдеуінің сызықтық түрі:

Әуелі және мәндерін есептейміз:

р/р_S

0,078

0,149

0,217

0,279

0,348

(р/р_S)/[ А(1-р/р_S)]

0,219

0,420

0,593

0,756

0,941

Осы нәтижелер бойынша БЭТ теңдеуі координаталарында сызбанұсқа тұрғызады. Одан табамыз:

Бұдан , С=97,7. адсорбенттің меншікті бетін есептейміз:

Мысал №2. 293К – де бензол буларының капиллярлық конденсациялануының тәжірибелік мәліметтерін пайдаланып, капиллярлы конденсация қисығын және актитендірілген көмір үшін кеуектердің интегралдық таралу қисығын тұрғызыңыз.

19,8

29,9

39,8

59,6

79,7

89,4

98,3

А, моль/кг

Адсорбция

4,5

5,4

6,5

10,2

14,4

17,0

20,0

Десорбция

4,5

6,0

9,0

13,9

17,5

19,0

20,0

Осы температурада бензол үшін мольдік көлем , беттік керілу қаныққан бу қысымы.

Шығарылуы: Кеуектердің өлшем бойынша таралуының интегралдық қисығын есептеу үшін десорбция қисығын тұрғызамыз. Кеуектердің өлшемін Кельвин теңдеуі бойынша есептеуміз:

Адсорбаттың берілген тепе – теңдік қысымында толтырылған адсорбент кеуектерінің адсорбенттің масса бірлігіндегі көлемі келесі қатынастан табылады:

Есептеулер нәтижелері:

р/р_S

5,01

3,32

2,49

1,67

1,25

1,11

1,01

Ln(р/р_S)

1,61

1,20

0,91

0,51

0,22

0,10

0,01

r, нм

1,31

1,76

2,32

4,14

9,59

21,1

211,1

V_П·10⁵ м³/кг

4,01

5,34

8,01

12,4

15,6

16,9

17,8

V_П /V_{П, макс,} %

22,5

30,0

45,0

69,7

87,6

94,9

100

Интегралдық қисық тұрғызамыз. Коррдинаталары:
Мысал №3. Графиттелген көмір бетінде этанның адсорбциясының (толтырылу дәрежесі ) изотермалық жылуын келесі берілгендер бойынша есептеңіз:

251,2

89,9

33,1

12,6

Т, К

200

182

166

154

Шығарылуы: Адсорбцияның дифференциалдық (изотермалық) жылуын есептеу үшін

теңдеуін пайдаланамыз. Мұндағы: q – адсорбцияның изотерикалық жылуы; – интегралдау тұрақтысы.

және мәндерін есептейміз:

5,52

4,5

3,50

2,53

1/Т

5,00

5,49

6,02

6,49

Сызбанұсқа тұрғызамыз. және түзудің қисаю бұрышының тангенсін анықтаумыз:

Мысал №4: Суда еріген БАЗ – ң сынап – су бетінде адсорбциясы Ленгмюр теңдеуіне бағынады. БАЗ концентрациясы 0,2 моль/л болғанда беттің толтырылу дәрежесі , 298 К – де
Шығарылуы: Шишковский теңдеуі бойынша :

Ленгмюр теңдеуінен: К табамыз.

Есептер.

Азоттың төменгі температуралық адсорбция әдісімен табылған силикогельдің меншікті беті . Силикогельдің тығыздығы . Силикогель бөлшектерінің орташа диаметрін есептеңіз.
Бөлме температурасында макропоралы силикогельдің су буының адсорбциясының мәліметтерітөмендегідей:

3,04

4,68

7,72

11,69

14,03

17,77

А, моль/кг

4,04

6,28

9,22

11,67

13,22

14,89

Ленгмюр теңдеуін пайдаланып, силикогельдің шектік сыйымдылығын анықтаңыз.

Кеуексіз күйенің меншікті беті . 293К – де осы адсорбентте бензолдың адсорбциясы нәтижелері бойынша тығыз дарақабат бензол молекуласының ауданын есептеңіз:

1,03

1,29

1,74

2,50

6,67

А, моль/кг

1,57

1,94

2,55

3,51

7,58

Адсорбция изотермасы Ленгмюр теңдеуімен өрнектеледі.

БЭТ теориясын пайдаланып, бензолдың адсорбция изотермасы бойынша адсорбенттің меншікті бетін есептеңіз:

0,04

0,08

0,16

0,22

0,27

0,36

0,46

А, моль/кг

0,348

0,483

0,624

0,724

0,805

0,928

0,13

Бензолдың молекуласының ауданы .
5. 293К – де силикогельде метанолдың капиллярлық конденсациясының тәжірибелік нәтижелері берілген:

	16	32	64	79	96	110	128
А, моль/кг
Адсорбция	2,5	3,5	4,8	6,3	13,0	19,0	22,5
Десорбция	2,5	3,5	4,8	6,5	17,5	21,2	22,5

Гистерезис тұзағын және өлшем бойынша кеуектер көлемінің таралуының интегралдық қисығын тұрғызыңыз.
СОӨЖ №4

Қос электрлік қабат, құрылысы.
Электрокинетикалық потенциал.
Электр өрісі әсерінен дисперстік жүйе фазаларының салыстырмалы орын ауыстыруын фазааралық әрекеттесу нәтижесінде түзілетін қос электр қабатынының болуымен түсіндіреді.
Қос электр қабат түзілуінің үш механизмі:

Функционалдық топтардың беттік диссоциациясы.
Электролит иондарының адсорбциясы.
Фазааралық шекарада полюсті молекулалардың бағытталуы.

Көрсетілген әрекеттесулер нәтижесінде фазалардың бірі – оң, екіншісі – теріс зарядталады.

Қос электрлік қабат потенциялы  зарядталған беттен және қаббаттың қарама – қарсы зарядталған бөлігінен тұрады, онда қарсы иондар орналасады. Қарсы иондардың бір бөлігі бетке өте жақын орналасады, тығыз қабат (адсорбциялық қабат) түзеді – оны Гельмгольц қабаты деп атайды. Қарсы иондардың бір бөлігі жылулық қозғалыс әсерінен фаза ішіне таралады – оны диффузиялық қабат немесе Гул қабаты деп атайды. Гельмгольц қабатының қалыңдығы қарсы иондар диаметріне тең деп есептеледі. Қос электрлік қабаттың бұл бөлігін жазық конденсатор тәрізді деп есептейді, ал оның потенциалы беттен алшақтаған сайын сызықты төмендейді. Диффузиялық бөлікте потенциал экспонента бойымен төмендейді. Потенциалдың төменгі мәндерінде тәуелділік келесі теңдеумен өрнектеледі:

мұндағы: – диффузиялық қабат потенциалы; х – қос электрлік қабаттың диффузиялық бөлігі басынын ара қашықтық;  – қабаттың диффузиялық қалыңдығына кері шама.

Қабаттың диффузиялық бөлігінің ені (қалыңдығы) ретінде  потенциалы е есе азаятын ара қашықтық есептеледі:

мұндағы: – электрлік тұрақты,

– ортаның салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі;

F – Фарадей тұрақтысы;

I – ерітіндінің иондық күші;

– ерітіндідегі иондар концентрациясы;

– электролит ионы заряды.

 электролит концентрациясы, иондар заряды өсуімен және Т – ның төмендеуімен бірге өседі. Бір фазаның екінші фазаға қатысты орын ауыстыруы барысында ығысу жазықтығынды қос электрлік қабатының (әдетті, диффузиялық бөлігінің) үзілуі болады және электрокинетикалық (дзета)  потенциалы пайда болады.
Мысал №1. Концентрациясы 25мг/л  ерітіндісіндегі барий сульфаты бөлшектері бетіндегі деффузиялық иондық қабат қалыңдығын есептеңіз. 288К – де ерітіндінің салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі .
Шығарылуы: Диффузиялық иондық қабат қалыңдығы

, Фарадей тұрақтысы  ерітіндінің иондық күші  (С – концентрация, моль/л).

электролиті үшін иондық күші:

Концентрациясы

.

жүктеу/скачать 2,72 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 91 92 93 94 95 96 97 98 ... 126