_固体在溶液中的吸附
固体在溶液中的吸附
综合化学实验安徽师范大学2007年度校级精品课程1固体在溶液中的吸附一目的要求1．掌握测量固体在溶液中吸附作用的方法和技能。
2．推算活性碳的吸附量及比表面积。
二实验原理吸附能力的大小常用吸附量Г表示（有时也用q）。
吸附量Г指每克吸附剂吸附溶质的物质的量。
弗罗因德利希（Freundlich）从吸附量和平衡浓度的关系曲线得出经验方程：1jnkcmΓ= = g （1）式中，n 表示吸附溶质的物质的量（mol）；m 表示吸附剂的质量（g）；c 表示吸附平衡时溶液的浓度（mol/L）；k,j 表示经验常数，由温度、溶剂、吸附质与吸附剂的性质决定。
将式（1）取对数得：1lg lg c lg kjΓ= + （2）以lgΓ对lgc作图可得一直线，由直线的斜率和截距可求得j 和k。
实验表明在一定浓度范围内，活性炭对有机酸的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)吸附方程：KC Γ1KC ∞Γ=+(3)式中，Г表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Г∞表示饱和吸附量；C表示吸附平衡时溶液的浓度；K为常数。
将(3)式整理可得如下形式：C1 1CΓK Γ∞∞=+Γ(4)作C/Г-C图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求Г∞和常数K。
如果用醋酸作吸附质测定活性炭的比表面时，按照Langmuir 单分子层吸附模型，假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，利用活性炭在醋酸溶液中吸附作用可测定活性炭的比表面积（S0）。
可按下式计算：S0＝Г∞×6.023×1023×2.43×10-19(4)式中，S0 为比表面(m2·kg-1)；Г∞为饱和吸附量(mol·kg-1)；6.023×1023为阿佛加德罗常数；2.43×10-19为每个醋酸分子所占据的面积(m2)。
式(3)中的吸附量Г可按下式计算()VmC C Γ−= 0 (5)式中，C0 为起始浓度；C 为平衡浓度；V 为溶液的总体积(dm3)；m 为加入溶液中吸附剂质量(g)。
实验十六固体在溶液中的吸附
实验十六 固体在溶液中的吸附一 实验目的1. 测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附量；2. 通过实验进一步理解吸附等温线及弗兰德列希方程的意义。
二 实验原理1. 溶质在溶液中被吸附于固体表面是一种普遍现象，也是物质提纯的主要方法之一。
活性炭是用途广泛的吸附剂，它不仅可以用于吸附气体物质，也可以在溶液中吸附溶质。
2. 吸附量通常以每克吸附剂吸附溶质的物质的量来表示。
在一定温度下，达到吸附平衡的溶液中，吸附量与溶液浓度的关系，符合弗兰德列希经验方程：n c k mxq ⋅==（16-1） 式中x － 吸附质物质的量（mol ）； m － 吸附剂的质量（g ）； q － 吸附量（mol·g -1c － 平衡时溶液的浓度（mol·dm ）；-3k 、n － 常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定，一般由实验确定； ）；将式（16-1）取对数，则有：k c n mxlg lg lg+= （16-2） 若以mxlg对c lg 作图，可得一斜率为n ，截距为k lg 的直线，由直线可求得n 和k 的值。
式（16-1）中mx可以通过吸附前后溶液浓度的变化及活性炭准确称量值求等得，即：V mc c m x ⋅−=)(0 （16-3） 式中V － 溶液的总体积（dm 3m － 活性炭的质量（g ）。
）； 三 仪器和试剂125cm 3锥形瓶8个；25 cm 3酸式、碱式测定管各1支； 5 cm 3、10 cm 3和25 cm 30.4mol·dm 移液管各1支；漏斗6只；振荡机一台。
-3HAc 标准溶液；0.1mol·dm -3四 实验步骤NaOH 标准溶液；酚酞指示剂一瓶；活性炭（颗粒状或粉状）若干。
1.将0.4mol·dm -3HAc 标准溶液按下列比例稀释配制成50 cm 3不同浓度的HAc 溶液并分别置于干燥洁净的锥形瓶中，编好号并盖好瓶塞，防止醋酸挥发。
物化实验思考题参考答案及数据记录格式
物化实验思考题参考答案及数据记录格式物理化学试验部分⼀、饱和蒸⽓压1．断开机械泵的电源之前，⼀定要使安全瓶的活塞通_____后，⽅可断电源, 否则停机后机械泵内的油会倒吸⼊安全瓶中。
答：⼤⽓2. 实验室最常⽤的是福廷式⽓压计，其刻度是以温度等于273 K，纬度45℃海平⾯的⾼度为标准的，所以⽓压计上直接读出的数值必须经过，，和等的校正后⽅才正确，在精密的⼯作中，必须进⾏上述校正⼯作。
答：仪器误差, 温度, 海拔⾼度, 纬度3.液体饱和蒸⽓压与温度的关系可⽤Clausius-Clapeyron⽅程表⽰，该⽅程在什么条件下才能应⽤？答：该⽅程的应⽤条件有三：①有⼀相是⽓相的纯物质的两相平衡封闭系统。
②液固相体积忽略不计③⽓体看成理想⽓体。
4．测定液体饱和蒸⽓压的⽅法常⽤的有，，;等压管上配置冷凝器其作⽤是。
答：饱和⽓流法；动态法；静态法；冷凝⽔蒸⽓⼆、双液系⽓液平衡相图1. 在双液系⽓液平衡相图实验中，⽤来测量⽓液两相平衡温度的温度计位置应在（ C ）A. ⽓相中B. 液相中C. ⼀半浸在液⾯下,⼀半露在蒸⽓中D. 任意位置2．测量双液系沸点时，什么时候读数最好？(B)A. 液体刚沸腾时B. 温度计的读数稳定时C. 长时间沸腾后D. 收集室⼩球D中有液体产⽣时3．双液系的沸点不仅与外压有关，还与双液系的有关。
答：组成4．液体的沸点是指液体的蒸⽓压与相等时的温度。
答：外压5．在测定⼆组分完全互溶体系的沸点－组成图的实验中，测定平衡时⽓、液两相的组成常⽤的仪器是，直接测定的物理量是。
答：阿贝折光仪；折射率三、凝固点降低测量分⼦摩尔质量1．下列因素与稀溶液凝固点降低值⽆关的是（ D ）A. 溶剂的种类B. 溶剂的数⽬C. 溶质的种类D. 溶质的数⽬2．指定了溶剂的种类与数⽬，稀溶液的凝固点降低值只取决于，⽽与溶质的种类⽆关。
答：溶质分⼦的数⽬3．含⾮挥发性性溶质的双组分稀溶液的凝固点纯溶剂的凝固点。
（填⾼于，等于，低于）答：低于4．在凝固点降低法测量摩尔质量的实验中，根据什么样的原则考虑加⼊溶质的量？太多太少影响如何？答：应保证溶液为稀溶液。
4.5 固体从溶液中的吸附
K a1
L
,
则上式可改写为N2
ba2
L L
1 ba2
若只有溶质和溶剂两种质点吸附， n1 n 2 n
n2
n ba2
L L 2
(1 b a ) 1
,假 设 铺 满 一 层 的 最 大 吸 附 量 为 n2 n ,以 a2
L
， 则 有 a2
0
0
可 将 吸 附 剂 分 别 放 在 纯 A、 B的 饱 和 蒸 气 中 测 得 A A A / n A 和 AB A / n B 代 入 ( a )式 得
0
0
nA
n
A
0
nB
n
B
0
1 ( 4 .9 7 )
将式(4.96)、(4.97)联立，即可得出一组
L
ba2
L L 2
1 ba
L
a2
L
b
对 a 2 作 图 可 求 得 和 b.
对 吸 附 平 衡 常 数 用 热 力 学 函 数 表 示 K=e
S / R
0
e
H
0
/ RT
S 0 H 0 L 1 H 0 则 有 b ex p ex p ( a 1 ) b ex p RT RT R 考 虑 到 a2 c2 ,
(2)溶质间互相影响
• • • • • • • 主要是存在竞争吸附和诱发吸附 例1：碳自水溶液中吸附脂肪酸 吸附质：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸 判断：吸附量顺序？ 吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸 原因：非极性吸附剂总是易自极性溶剂中 吸附非极性组分。
固体自溶液中的吸附
盐影响溶剂和溶质间的相互作用，因此影 响吸附过程。
例：盐使溶质的溶解度减少，则吸附量随盐浓度 的增加而增加，反之，盐使溶质的溶解度减少， 则吸附量随盐浓度的增加而减少。
4.混合(物)吸附（溶液中的溶质有两种以上）
一种溶质（A） 的吸附量会因另一种溶质（B）的 加入而降低
界面层上固体与溶质之间的相互作用力。 固体与溶剂之间的作用力 溶液中溶质与溶剂之间的相互作用力 结论：
溶液中的吸附是溶质和溶剂分子竞争吸附净 结果；固体表面的溶质浓度比溶液内部大， 为正吸附；否则为负吸附。
★固-液吸附速率
溶液中的吸附速率一般小于气体吸附速率，所以 溶液吸附平衡时间较长。
吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸 原因：非极性吸附剂总是易自极性溶剂中
吸附非极性组分。
例2：硅胶自四氯化碳中吸附脂肪醇
吸附质：乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、
正己醇、正辛醇
判断吸附量顺序？
乙醇＞正丙醇＞正丁醇＞正戊醇＞正己醇＞正 辛醇
原因：极性吸附剂总是易自非极性溶剂中
★ 溶液中所含杂质的影响往往不可忽略。
★多为物理吸附。一般来说，和固体表面性质相近 者易被吸附
2.在稀溶液中的吸附
(1)稀溶液是由溶剂和具有一定溶解度的溶质组成的 溶液,由于稀溶液中溶质的摩尔数接近于1，吸附 过程中溶剂的浓度基本不变，所以测得的吸附量 基本只是由溶质的吸附引起的。
（2）固体自稀溶液中的的吸附等温线的形状与固气吸附相似，通常气体吸附中的公式也可用于溶 液吸附。
范例(1):活性碳用于水和废水的处理 生活饮用水和工业用水标准 活性碳的吸附机理 活性碳吸附对废水处理的方式 水处理后活性碳的再生 范例(2): 黏土矿物吸附的应用
吸附的概念及分类
吸附的概念及分类吸附是指物质在表面或者界面附着并保持稳定状态的现象。
在吸附过程中，吸附物质可以是气体、溶质或固体。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附，又称为静电吸附或范德华力吸附，是使吸附物质附着在固体表面上的吸附过程。
物理吸附主要是通过范德华力作用来实现的，其吸附强度较弱，吸附剂和吸附物之间的相互作用力小。
范德华力是由于吸附物质的电子运动与分子之间的相互作用而产生的。
物理吸附一般随着温度的升高而减小，可以通过提高温度来解吸。
化学吸附，又称为化学键吸附，是指在固体表面上形成化学键的吸附过程。
化学吸附的特点是吸附剂与吸附物之间的键能较大且较稳定。
化学吸附分为离子键、共价键和配位键三种类型。
离子键吸附是通过正负离子间的电荷吸引作用而形成的吸附。
共价键吸附是在吸附剂和吸附物质之间共享电子而形成的吸附。
配位键吸附是指吸附剂通过其孤对电子与吸附物之间的正离子形成的化学键。
根据吸附剂和吸附物质的性质，吸附可以分为气体吸附、液体吸附和溶液吸附。
气体吸附发生在固体表面上的气体和吸附剂之间。
吸附剂可以是固体或液体，吸附物质可以是气态分子或气体化合物。
气体吸附的应用广泛，例如通过活性炭吸附空气中的有毒气体，或者利用介孔材料吸附气体催化反应中的中间体等。
液体吸附是在固体表面上的吸附剂和液体中的溶质之间发生的吸附。
液体吸附的应用广泛，常见的例子是利用活性炭吸附水中的有机物质，或利用树脂吸附水中的金属离子。
液体吸附也可以用于分离纯化和催化反应等领域。
溶液吸附是指在溶液中的吸附剂与溶质之间的吸附作用。
溶液吸附也有着广泛的应用，例如在污水处理中，利用活性炭吸附溶液中的有机物质，或者利用树脂吸附溶液中的离子等。
综上所述，吸附是指物质在界面或表面附着并保持稳定状态的现象。
根据吸附过程中物质之间相互作用的类型，吸附被分为物理吸附和化学吸附两种类型。
根据吸附剂和吸附物质的性质，吸附又可以分为气体吸附、液体吸附和溶液吸附。
韦老师-实验二表面活性剂在固-液界面吸附量的测定_表面及胶体化学
实验二表面活性剂在固-液界面吸附量的测定一、实验目的：1.了解固体-溶液界面的吸附作用。
2.掌握测定十二烷基苯硫酸钠在高龄土上的吸附量的方法。
二、基本原理：多孔性、比表面较大的固体吸附剂。
入高龄土、活性炭、硅胶在溶液中皆有较强的吸附能力。
这种吸附能力常用吸附量来表示，吸附量可以根据吸附前后溶液浓度的变化来计算。
即：mV CCO )(-=Γ式中Γ为吸附量，通常指每克吸附剂上吸附物质的摩尔数；C O为吸附前溶液的浓度；C为吸附平衡时溶液的浓度V为溶液的体积；m为吸附剂的重量。
本实验所采用的方法是静吸附实验的方法，所谓静吸附实验。
是把一定量的吸附剂固体颗粒与一定体积的表面活性剂溶液(通常是硫酸盐溶液)一起放在玻璃烧杯中或三角烧瓶中，在规定的温度下振荡一定时间。
当达到吸附平衡后结束振荡，并把溶液连同固体一起在离心机中离心一段时间，然后将矿物层以上的液体取出并彻底混合后，分析上层清液中硫酸盐的浓度。
最后，根据最初和最后的浓度差计算表面活性剂的吸附量。
测定表面活性剂浓度的方法是对抗作用滴定法。
这种滴定法取决于滴定剂阳离子表面活性剂与亚甲基兰指示剂-阴离子表面活性剂的络合物的定量反应。
阴离子表面活性剂与碱性染料(如亚甲基兰)易形成色络合物，这种络合物溶于有机溶剂(如氯仿)并使之着色。
当滴入阳离子表面活性剂如溴代-十六烷基三甲基铵时，它与这种络合物的反应生成阳离子表面活性剂-阴离子表面活性剂的络合物，而游离出亚甲基兰。
这些游离的亚甲基兰转入水相并使之着色，当两相色密度相同时取为滴定终点。
三、仪器和药品：1.仪器：振荡机、离心机、250ml具塞锥形瓶一个；150ml具塞锥形瓶二个；25ml、20ml和15ml移液管各一支。
2.药品：亚甲基兰指示剂；溴代十六烷基三甲基铵溶液(0.005M)；十二烷基苯硫酸钠溶液；高龄土；氯仿(CHCl3)四、实验步骤：1.称取一克高龄土，放入干燥的250ml具塞锥形瓶中，加入100ml十二烷基苯硫酸钠溶液，摇匀后，在振荡机上振荡15分钟达到吸附平衡。
固体在溶液中的吸附实验报告
固体在溶液中的吸附实验报告实验目的，通过本次实验，我们旨在探究固体在溶液中的吸附特性，了解吸附过程中的影响因素及其规律，为进一步研究和应用提供实验数据支持。
实验原理，固体在溶液中的吸附是指溶质分子或离子在固体表面上的吸附现象。
吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指溶质分子或离子在固体表面上的物理吸附，其主要特点是吸附能较低，吸附过程可逆；化学吸附则是指溶质分子或离子在固体表面上发生化学反应而吸附，其特点是吸附能较高，吸附过程不可逆。
实验材料和仪器，本次实验所需材料包括活性炭、氯化钠溶液、试管、移液管、天平、离心机等实验仪器。
实验步骤：1. 准备活性炭样品，称取一定质量的活性炭样品，并记录其质量。
2. 将称取好的活性炭样品置于试管中。
3. 使用移液管向试管中滴加一定浓度的氯化钠溶液，使活性炭样品充分浸泡在溶液中。
4. 将浸泡好的试管放入离心机中，进行一定时间的离心处理。
5. 取出试管，将其中的溶液倒出，然后用天平称取活性炭样品的质量。
6. 记录实验数据，并进行数据分析和处理。
实验结果与分析，根据实验数据统计和分析，我们得出了活性炭在氯化钠溶液中的吸附量随时间的变化曲线。
实验结果显示，活性炭在氯化钠溶液中的吸附量随着时间的增加而增加，但增加速率逐渐减缓，最终趋于平稳。
这表明活性炭在溶液中的吸附过程是一个动态平衡过程，随着吸附时间的延长，吸附速率逐渐减缓，最终达到吸附平衡。
实验结论，通过本次实验，我们得出了活性炭在氯化钠溶液中的吸附特性，了解了吸附过程中的动态平衡规律。
活性炭在溶液中的吸附量随着时间的增加而增加，但增加速率逐渐减缓，最终趋于平稳。
这一结论对于理解固体在溶液中的吸附过程具有重要意义，为进一步研究和应用提供了实验数据支持。
实验中的注意事项，在实验过程中，需要注意活性炭样品的称取精确、溶液的浓度和温度的控制等因素，以保证实验数据的准确性和可靠性。
结语，通过本次实验，我们对固体在溶液中的吸附特性有了更深入的了解，为相关领域的研究和应用提供了实验数据支持。
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固体在溶液中的吸附
一、实验目的
（1）测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附作用，并由此计算活性炭的比表面；
（2）验证弗罗因德利希（Freundlich ）经验公式和兰格缪尔(Langmuir)吸附公式；
（3）了解固-液界面的分子吸附。
二、实验原理
对于比表面很大的多孔性或高度分散的吸附剂，象活性炭和硅胶等，在溶液中有较强的吸附能力。
由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的相互作用，因而吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附。
根据这种吸附能力的选择性，在工业上有着广泛的应用，如糖的脱色提纯等
吸附能力的大小常用吸附量Г表示之。
Г通常指每克吸附剂吸附溶质的物质的量，在恒定温度下，吸附量与溶液中吸附质的平衡浓度有关，弗罗因德利希（Freundlich ）从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得出经验方程：
n kc m x 1
==Γ (1) 式中：x 为吸附溶质的物质的量，单位为mol ；m 为吸附剂的质量，单位为g ；c 为平衡浓度，单位为mol·L -1；k ，n 为经验常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定（n 一般在0.1-0.5之间）。
将（1）式取对数：
lg Г = lg m x ＝n
1lg c +lg k (2) 以lg Г对lg c 作图可得一直线，从直线的斜率和截距可求得n 和k 。
（1）式纯系经验方程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。
从表面上看，k 为c =1时的Г，但这时（1）式可能已不适用。
一般吸附剂和吸附质改变时，n 改变不大，而k 值则变化很大。
兰格缪尔(Langmuir)根据大量实验事实，提出固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附。
固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同，吸附热不随覆盖程度而变，被吸附在固体表面上的分子，相互之间无作用力；吸附平衡是动态平衡，并由此导出下列吸附等温式，在平衡浓度为c 时的吸附量Г可用下式表示：
ck
ck +Γ=Γ∞1 (3) Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。
k 是常数，也称吸附系数。
将(3)式重新整理可得：
Γc =k 1∞Γ+∞
Γ1 c (4) 以Γc 对c 作图，得一直线，由这一直线的斜率可求得Г∞，再结合截距可求得常数k 。
这个k 实际上带有吸附和脱附平衡的平衡常数的性质，而不同于弗罗因德利希方程式中的k 。
根据Г∞的数值，按照兰格缪尔单分子层吸附的模型，并假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以0.243nm 2计算(此数据是根据水-空气界面上对于直链正脂肪酸测定的结果而得)。
则吸附剂的比表面S 0可按下式计算得到：
18
230010243.01002.6⨯⨯⨯Γ=⨯⨯Γ=∞∞∞a N S (5) 式中S 0为比表面，即每克吸附剂具有的总表面积(m 2/g)；N 0为阿佛加德罗常数(6.02×1023分子/摩尔)；α∞为每个吸附分子的横截面积；1018是因为1m 2=1018nm 2所引入的换算因子。
根据上述所得的比表面积，往往要比实际数值小一些。
原因有二：一是忽略了界面上被溶剂占据的部分；二是吸附剂表面上有小孔，醋酸不能钻进去，故这一方法所得的比表面一般偏小。
不过这一方法测定时手续简便，又不要特殊仪器，故是了解固体吸附剂性能的一种简便方法。
三、实验仪器与试剂
1、仪器
HY-4型调速多用振荡器（江苏金坛）1台，带塞锥形瓶(125mL)7只，移液管(25mL 、5mL 、10 mL)各1支，洗耳球1支，碱式滴定管1支，温度计1支，电子天平1台，称量瓶1个。
2、实验试剂
NaOH 标准溶液（0.0910mol·L -1），醋酸标准溶液（0.3958 mol·L -1），活性炭，酚酞指示剂。
四、实验步骤
（1）准备6个干的编好号的125 mL 锥形瓶（带塞）。
按记录表格中所规定的浓度配制50 mL 醋酸溶液，注意随时盖好瓶塞，以防醋酸挥发。
（2）将120℃下烘干的活性炭（本实验不宜用骨炭）装在称量瓶中，瓶里放上小勺，用差减法称取活性炭各约1g(准确到0.001g)放于锥形瓶中。
塞好瓶塞，在振荡器上振荡半小时，或在不时用手摇动下放置1小时。
（3）使用颗粒活性炭时，可直接从锥形瓶里取样分析。
如果是粉状性活性炭，则应过滤，弃去最初10mL 滤液。
按记录表规定的体积取样，用标准碱溶液滴定。
（4）活性炭吸附醋酸是可逆吸附。
使用过的活性炭可用蒸馏水浸泡数次，烘干后回收利用。
五、注意事项
（1）温度及气压不同，得出的吸附常数不同
（2）使用的仪器干燥无水；注意密闭，防止与空气接触影响活性炭对醋酸的吸附。
（3）滴定时注意观察终点的到达。
（4）在浓的HAc 溶液中，应该在操作过程中防止HAc 的挥发，以免引起较大的误差。
（5）本实验溶液配制用不含CO 2的蒸馏水进行。
六、实验记录与处理
（1）将实验数据记录到表84-1。
（2）由平衡浓度c 及初始浓度c 0，按公式：()m c c 0V -=Γ计算吸附量，式中V 为溶液总体积，单位为L ；m 为活性炭的质量，单位为g 。
（3）作吸附量Г对平衡浓度c 的等温线。
（4）以lg Г对lg c 作图，从所得直线的斜率和截距可求得(1)式中的常数n 和k 。
（5）计算Γc ，作Γc - c 图，由图求得Г∞，将Г∞值用虚线作一水平线在Г- c 图上。
这一虚线即是吸附量Г的渐近线。
（6）由Г∞根据(5)式计算活性炭的比表面。