OPINPOLKU 4.Adsorptio ja etikkahapon tarkistus

OPINPOLKU 4.

Adsorptio ja etikkahapon tarkistaminen

                                                                      Adsorptio
-Adsorptio on fysikaalinen prosessi, jossa kaasumainen aine (tai neste) muodostaa ohuen kalvon kiinteän aineen pintaan. Tyypillisin esimerkkiadsorption hyötykäytöstä on aktiivihiilisuodatin.

                                                         
                                                               Sekoitus

  - Sekoitus voi olla
 – kaasujen ja aerodispersioiden sekoitusta sekoituskammioissa tai suuttimissa
 – nesteiden ja lietteiden sekoitusta
 – pastojen ja taikinamaisten aineiden sekoitusta
 – rakeisen materiaalin sekoitusta
 • lämmön- ja aineensiirron nopeuttaminen sekä emulsioiden ja suspensioiden aikaansaaminen ja ylläpitäminen 
Työn tarkoitus:
Tässä opinpolussa tutustutaan yksikköprosessiin adsorptio ja sekoitus, sekä neutralointi.
Adsorptio noudattaa yleensä Langmuirin adsorptioisotermiä
             
          (x/m) = ( k1 c) / (k2 + c)
Yhtälössä x = adsorboituneen aineen massa [g], m = adsorbenssin massa [g], k1 ja k2 ovat vakioita, c = liuoksessa olevan aineen konsentraatio [mol/dm3] adsorption jälkeen. Jos yhtälössä (1)vaihdetaan osoittaja ja nimittäjä keskenään, saadaan yhtälö muotoon
                  (m/x) = (k2/k1) (1/c) + (1/k1)                           

2. Välineet

Hioksella varustettuja erlenmeyrkolveja, 100 ml
Byretti
Pipettejä
Ravistelija
 

3. Reagenssit

                  Hiilijauhe
 Etikkahappo
                  Natriumhydroksidiliuos, 0,1M ja 0,02 M
                  Fenoliftaleiini



1) NaOH:n valmistaminen ja tarkistaminen

Laita aluksi noin 1- 1,5 grammaa kaliumvetyftalaattia lasisessa petrimaljassa kuivumaan lämpökaappiin 105oC:een kahden tunnin ajaksi. Kuivausajan jälkeen siirrä petrimalja eksikaattoriin, jossa jauhe pysyy kuivana. Muista merkitä maljaan, mistä aineesta on kyse.
Laske, paljonko tarvitaan kiinteää natriumhydroksidia, jos valmistetaan 250 ml 0,1M NaOH-liuosta. Punnitse tarvittava määrä analyysivaa’ alla ja liuota se 100 ml dekantterilasissa ionivaihdettuun veteen.

Miksi liuos lämpenee NaOH:n liuetessa?

Siirrä liuos suppiloa apuna käyttäen 250 ml mittapulloon ja täytä pullo merkkiviivaan saakka ionivaidetulla vedellä. Sulje pullo ja sekoita kääntelemällä. Tee pulloon tarvittavat merkinnät.

Seuraavaksi on tarkoituksena tarkistaa tämän liuoksen väkevyys eli konsentraatio kuivatun

M(KHC8H4O4) = 203.980
m(KHC8H4O4)
M(KHC8H4O4)
n(KHC8H4O4)
n(NaOH)
V(NaOH)
c(NaOH)
0,3062203.9800,001550,001550,016250,0953
0,3203203.9800,001570,001570,01550,101
0,3013203.9800,001470,001470,01570,0936




Keskiarvo
0,0966



2) Etikkahappoliuoksen laimentaminen ja pitoisuuden tarkistaminen NaOH:lla
Työn suoritus:
Laske tarvittava väkevän CH3COOH-liuoksen määrä ja tee vaadittu laimennus siten, että laimean 0,25M CH3COOH-liuoksen lopullinen määrä on 100 ml.
Valmistetaan 0,25 M etikkahappoliuosta.
Tarkista ensin väkevän CH3COOH-liuospullon etiketistä tiheys ja väkevyysprosentti:
CH3COOH-liuoksen tiheys рCH3COOH = 1.05kg/l ja
pullossa ilmoitettu massa-%: 96 %
CH3COOH:n moolimassa MCH3COOH = 60,05 g/mol
Täten väkevän CH3COOH-liuoksen etikkahapon massa on litrassa:
1,05 kg .1000.(96%/100) =1008 g
Tämän massa mukainen ainemäärä on
nCH3COOH = 1008g/(60,05 g/mol) = 16.786 mol
eli litrassa tätä väkevää etikkahappoliuosta sen konsentraatio
cCH3COOH =16.786 mol/l
Laimennuskaava on
c1 * V1 = c2 * V2
missä c1= väkevän liuoksen konsentraatio
c2= halutun laimennoksen konsentraatio
V1= väkevän liuoksen tilavuus
V2= haluttu laimennoksen tilavuus
Väkevän hapon laimentamisessa 100 ml mittapulloon otetaan 1 ml mittapipetillä pullossa olevaa väkevää happoa
V1 = [0,25 (mol/L)*100 ml]/________ (mol/L) = _______ ml
ja lisätään se 100 ml mittapulloon, joka täytetään merkkiin ionivapaalla vedellä.

Tee tarvittavat merkinnät pulloon!

TAULUKKO

V(CH3COOHl)
c(NaOH)
V(NaOH)
n(NaOH)
n(CH3COOH)
c(CH3COOH)= n(CH3COOH)/    V(CH3COOH)
0,005L0.09660,01260,001210,001210,242
0,005L0.09660,01300,001250,001250,25
0,005L0.09660,01270,001220,001220,244




Keskiarvo
0,245

5. Tuloksen laskeminen
Kaikki havaintoarvot ilmoitetaan taulukon muodossa (LIITE) ja tulokset lasketaan excel-taulukkolaskentaohjelmalla.
  • Tutkitaan noudattaako etikkahapon adsorptio Langmuirin adsorptioisotermiä piirtämällä kuvaaja, jossa on esitetty m/x 1/c:n funktiona. Suoran kulmakertoimesta ja leikkauspisteestä lasketaan vakioiden k1 ja k2 arvot.
  • Lasketaan myös hiiligramman kokonaispinta-ala S yhtälön (3) avulla.
Mittaustuloksista tehdään taulukko alla olevan mallin mukaan.                                    
                  m  = hiilijauheen massa (g)                                                                              
                  Vetikkahappo = erlenmeyeriin mitattu etikkahapon tilavuus (l)                         
                  VNaOH = titrauksessa kulunut NaOH-liuoksen tilavuus, keskiarvo (l)        
                  nalussa = etikkahapon ainemäärä liuoksessa ennen adsorptiota (mol)      
                  clopussa = etikkahapon konsentraatio liuoksessa adsorption jälkeen (mol/l)
                  nlopussa = etikkahapon ainemäärä liuoksessa adsorption jälkeen (mol)                                      x = adsorboituneen etikkahapon massa (g)                                                                        
                 
Laskuissa tarvitaan lisäksi:                                                                                                    
                  cNaOH   = NaOH-liuoksen konsentraatio (mol/l)                                                                                 cetikkahappo = etikkahappoliuoksen konsentraatio (mol/l)                               
                                                                                                                                        

m (g)
Vetikkahappo (l)
VNaOH (l)
nalussa (mol)
clopussa (mol/l)
nlopussa (mol)
x (g)
0,5007
0,002
2.1
0,00049
2,1

0,0042
0,2227
0,5015
0,0025
5.65
0,000612
0,452
0,00113
0,0311
0,5012
0,003
6.25
0,000735
0,416
0,00125
0,0309
0,5007
0,0035
6.65
0,000857
0,380
0,00133
0,0284
0,5007
0,006
16.5
0,00147
0,550
0,00330
0,1098
0,5000
0,010
31.5
0,00245
0,2
0,00630
0,2311
N(alussa)-N(lopussa)*60,05= X(g)
m/x
1/clopussa (mol/l)-1
2.248
0,476
16.125
2,212
16.22
2,403
17.63
2,631
4.55
1,818
2.16
5
9,32
13,903




 Piirretään kuvaaja, jossa m/x on esitetty 1/c:n funktiona. Pisteet ovat suoralla, jos adsorptio noudattaa Langmuirin yhtälöä. Suoran kulmakertoimesta ja leikkauspisteestä voidaan laskea vakiot k1 ja k2.                
                                         

                                         

Suoran yhtälön yleinen muoto: y = ax + b                                                                            
a = suoran kulmakerroin                                                                                                      
b = suoran ja y-akselin välinen leikkauspiste                                                                                                                                                          
                                                                                                                                        
Lisäksi lasketaan hiiligramman kokonaispinta-ala S.
                                                                                                                                        
NA = Avogadron vakio = 6,023* 1023 mol-1                                                                              
A =etikkahappomolekyylin poikkileikkauksen pinta-ala =  21*10-20 m2                                                   
M = etikkahapon moolimassa (g/mol)                                                                                  

                                                                                                   
Lopputuloksina ilmoitetaan vakiot vakiot k1 ja k2 sekä S.
 


 


ADSORPTIO LIUOKSESTATekijä:Patrikainen   
Etikkahapon pitoisuus:0,245Moolimassa: 60,05V= 50 mlNaOH:n pitoisuus: 0,02 
HiiliCH3COOHNaOHCH3COOHCH3COOHxc 
m (g)V (ml)V (ml)m(kok) (mg) m(liuos) (mg)(mg)(mol/l)1/cm/x 
0,50072,02,129,4256,30523,1190,00210476,1921,66 
0,50152,55,736,78116,96419,8170,00565176,9925,31 
0,50123,06,344,13718,76625,3710,00625160,0019,75 
0,50073,56,751,49319,99731,4960,00666150,1515,90 
0,50076,016,588,27449,54138,7320,0165060,6112,93 
0,510,031,5147,12394,57952,5440,0315031,759,52 
  
 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
1/k1k1k2/k1k2S  g/m^2 
13,3760,074760,02350,0018157,5 
  
          
                                     

Kommentit

Lähetä kommentti

Tämän blogin suosituimmat tekstit

Opintopolku 1 Titraaminen

Kuva
Mitä neutralisointi on ? - Neutralisointi on kun aine saadaan ph arvoon 7. - happoa ja emäksistä ainetta. -  Märässä rikinpoistomenetelmässä syntynyttä prosessivettä neutraloidaan yleensä sammutetulla kalkilla. Mitä liuotus on ? -  Jokin aine, johon joko kiinteä aine, neste tai kaasu liukenee. Puhdas vesi on yksi maailmankaikkeuden     monipuolisimpia sekä yleisimmin esiintyviä liuottimia. Mitkä tekijät ja aineiden ominaisuudet vaikuttavat liuotukseen ja liukenemiseen? -   Lämpötila-, sulamis- ja kiehumispiste. Työssä tarvittavat välineet ja reagenssit Tarvittavat välineet: Analyysivaaka, (tarkuus 0,0001 g) sekä punnitusalustoja tai foliota 20 ml tai 50 ml byretti sekä statiivi, kourat ja muhvit 100 ml ja 250 ml tai 500 ml mittapulloja korkkeineen suppilo 100 ml mittalasi 10 ml ja 25 ml täyspipetit 1ml mittapipett...
Lue lisää

OPINPOLKU 5. Aspiriinin valmistaminen ja analysointi

Kuva
OPINPOLKU 5. Aspiriinin valmistaminen ja analysointi Työn tarkoituksena on valmistaa salisyylihaposta syntetisoimalla asetosalisyylihappoa eli aspiriinia. Asetosalisyylihapon valmistus on yksinkertainen reaktio, joka voidaan suorittaa pienessä mittakaavassa erlenmeyerpullossa. Kiteinen raakatuote eristetään suodattamalla imun avulla ja puhdistetaan kiteyttämällä. Reaktio on seuraava: salisyylihappo            asetanhydridi         asetosalisyylihappo                   etikkahappo Salisyylihappo on fenolihappo, joka sisältää bentseenirenkaaseen kiinnittyneen karboksyyliryhmän ja fenoleille tunnusomaisen hydroksidiryhmän. Salisyylihappo esteröityy tässä reaktiossa asetanhydridin eli etaanihappoanhydridin avulla. Katalyyttinä käytetään rikkihappoa. Reaktio ei onnistu vesiliuoksessa,...
Lue lisää

OPINPOLKU 2: Vichyveden Ca-pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislausta

Kuva
OPINPOLKU 2. Vichyveden Ca-pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislausta Mitä tislauksella tarkoitetaan, mihin se perustuu, mitkä tekijät vaikuttavat tislaustulokseen, millaisia tislaimia sovelletaan teollisuudessa? - Tarvittavat välineet ja reagenssit Byretti (lukematarkkuus 0,01 ml) eli 10 ml byretti tai 25 ml byretti Statiiveja, kouria ja muhveja 50 ml täyspipetti Magneettisekoittaja ja namu 250 ml:n erlenmeyerkolvi tislauslaitteisto jäähdytysvesiletkuineen linnunpesähaude laboratorionostimet hioksellinen lämpömittari ja hiosrasvaa pH-mittari ja pH-standardit pH4, pH7 ja pH10 Johtokykymittari sekä siihen standardiksi 0,01 M KCl -liuos Työssä on hyvä käyttää p.a. laadun reagensseja. Indikaattoriseos: Huhmareessa sekoitetaan 0,2 g kalkonkarboksyylihappoa (C 10 H 5 OH(COOH)-N-N-C 10 H 5 OH SO 3 H 3 H 2 O, jonka M = 492,46 g/mol) ja 100 g natriumkloridia (NaCl). TARKISTA ONKO INDIKAATTORISEOSTA JO VALMIINA PURKISS...
Lue lisää