- •Введение
- •Обработка результатов физико-химических измерений Погрешность измерений
- •Выражение результатов измерений и расчетов
- •Термохимия Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1. Определение интегральной теплоты растворения соли и теплоты гидратообразования
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 2. Определение энтальпии диссоциации слабого электролита
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 3 Определение изменения энтальпии реакции нейтрализации
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Коллигативные свойства растворов Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4. Криометрия
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Фазовые равновесия в однокомпонентных системах Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5. Давление насыщенного пара
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6. Получение кривой разгонки
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 7. Получение диаграммы состояния двухкомпонентной неконденсированной системы
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Распределение вещества в двухфазной системе. Экстракция Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9. Экстракция цветных металлов нафтеновой кислотой
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Электропроводность растворов электролитов Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10. Определение степени диссоциации слабого электролита кондуктометрическим способом
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа №11. Определение чисел переноса ионов
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Термодинамика электрохимических систем Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12. Определение стандартных электродных потенциалов
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 13. Определение коэффициента активности электролита
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Ионометрия и рН-метрия Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14. Определение константы диссоциации слабого электролита потенциометрическим методом
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Строение вещества. Молекулярные спектры Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15. Определение константы нестойкости тиоцианата (роданида) железа фотометрическим методом
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Химическая кинетика Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16. Определение константы скорости реакции окисления иодида калия персульфатом аммония
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 17. Исследование кинетики омыления сложного эфира
- •Молекулярная адсорбция
- •Адсорбция на поверхности раздела жидкость – газ
- •Адсорбция на поверхности твердого тела
- •Ионообменная адсорбция
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 18. Исследование поверхности раздела фаз: раствор пав - воздух
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа № 19. Исследование молекулярной адсорбции растворенного вещества из растворов на активированном угле
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 20. Исследование обменной адсорбции ионов
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 21. Исследование кинетики ионообменной адсорбции
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа №22. Разделение меди и цинка на катионите
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Устойчивость дисперсных систем Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 23. Получение лиофобных золей
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 24. Определение порога коагуляции визуальным методом
- •Выполнение работы
- •I. Приблизительное определение порога коагуляции
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •II. Уточнение значения порога коагуляции
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 25. Изучение коагуляции гидрозоля железа
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 26. Определение размеров частиц дисперсных систем турбидиметрическим методом Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Содержание
Содержание протокола лабораторной работы
Концентрация раствора иодида калия
Концентрация раствора тиосульфата натрия
Концентрация раствора персульфата аммония (или натрия)
Часть таблицы 1, соответствующая номеру Вашего варианта с отмеченным временем протекания реакции
Обработка результатов эксперимента
Заполнить таблицу:
№ опыта |
Среакция(KI), моль/л |
С(KI), моль/л |
ki, моль−1·л·с−1 |
|
( )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=….. |
|
( )2 = ….. |
Cреакция(KI) – концентрация иодида калия, израсходованного на реакцию с персульфатом натрия (аммония)
,
где, Сисх(Na2S2O3) – концентрация тиосульфата натрия, указанная на емкости с реактивом, моль/л; V(Na2S2O3) – объем тиосульфата натрия, взятый на приготовление реакционной смеси согласно номеру варианта по табл. 1, мл; Vобщ – общий объем реакционной смеси согласно номеру варианта по табл. 1, мл.
С(KI) – концентрация иодида калия в данный момент времени
,
где С0(KI) – концентрация иодида калия в реакционной смеси в начальный момент времени ( = 0 с.), моль/л
,
где Сисх(KI) – концентрация иодида калия, указанная на емкости с реактивом, моль/л; V(KI) – объем иодида калия, взятый на приготовление реакционной смеси согласно номеру варианта по табл. 1, мл; Vобщ – общий объем реакционной смеси согласно номеру варианта по табл. 1, мл.
Константа скорости реакции k рассчитывается по формуле:
.
Среднее значение константы скорости реакции:
,
где n – количество опытов, n = 5.
2. Рассчитать вероятную (для 95 %) ошибку определения средней константы скорости процесса:
Содержание отчета по лабораторной работе
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Ход эксперимента.
4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).
5. Обработка экспериментальных данных.
6. Вывод.
Лабораторная работа № 17. Исследование кинетики омыления сложного эфира
Цель работы: определить константу скорости реакции омыления сложного эфира щелочью.
Сущность работы: Реакциями омыления называют реакции разложения сложных эфиров под действием щелочей, например, взаимодействие уксусно-этилового эфира и гидроксида натрия протекает по реакции: CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OН, которая протекает по суммарному второму порядку (по первому порядку для каждого из компонентов). Кинетическое уравнение реакции описывается формулой:
.
Если в начальный момент времени τ = 0 обозначить концентрацию щелочи , а концентрацию эфира , то при решении кинетического уравнения получается выражение для константы скорости реакции омыления:
,
где х – изменение концентрации в результате протекания реакции омыления.
Оборудование и реактивы. Секундомер; мерная колба объемом 500 мл – * шт.; бюретка, коническая колба объемом 200 мл – 5 шт.; реактор объемом 1000 мл (банка с притертой пробкой) – 1 шт.; мерная пипетка объемом 50 мл – 1 шт.; колба круглодонная объемом 500 мл – 1 шт.; обратный холодильник длиной….. мм – 1 шт.; соляная кислота – 0,1 М раствор (от 0,025 до 0,35 М); гидроксид натрия – 0,1 М раствор (от 0,025 до 0,35 М); уксусно-этиловый эфир;
Выполнение работы
СПРОСИТЬ У ТАМАРЫ АЛЕКСЕЕВНЫ!!!
Коллоидная химия
Поверхностные явления. Сорбция
Краткие теоретические сведения
Состояние находящихся в поверхностном слое молекул иное по сравнению с молекулами, находящимися в объеме фазы. Молекулы в объеме равномерно окружены такими же молекулами и поэтому их силовые поля полностью скомпенсированы. Молекулы поверхностного слоя взаимодействуют как с молекулами одной фазы, так и с молекулами другой фазы, в результате чего равнодействующая молекулярных сил не равна нулю и направлена внутрь той фазы, с которой взаимодействие больше. Таким образом, возникает поверхностное натяжение σ, стремящееся сократить поверхность.
Поверхностное натяжение можно представить как энергию переноса молекул из объема тела на поверхность: или как работу образования единицы поверхности: . Поверхностное натяжение можно выразить частной производной от энергии Гиббса по величине межфазной поверхности (при постоянных температуре, давлении и количестве вещества компонентов):
.
Отсюда следует, что поверхностное натяжение есть энергия Гиббса, приходящаяся на единицу поверхности.
Поскольку поверхностное натяжение определяется энергией, приходящейся на единицу площади, его единицами измерения являются Дж·м−2 = Н·м−1.
Способность веществ влиять на поверхностное натяжение получила название поверхностная активность g (П.А. Ребиндер). Математически поверхностная активность представляет собой производную поверхностного натяжения по активности (концентрации) компонента в растворе:
.
Поверхностная активность представляет собой силу, удерживающую молекулы вещества в поверхностном слое.
Вещества, снижающие при растворении поверхностное натяжение (dσ/dС < 0, g > 0), называются поверхностно-активными (ПАВ). Их поверхностная активность является положительной величиной. Поверхностно-активными будут вещества менее полярные, чем растворитель. Молекулы ПАВ обычно состоят из углеводородного радикала R и полярной функциональной группы А (−NO2, −NH2, −OH, −COOH и др.). Такие молекулы называются дифильными. Схематически дифильные молекулы принято изображать символом , в котором кружочком обозначается функциональная группа, а черточкой – неполярная часть (углеводородный радикал). Если в данном растворителе полярная часть ПАВ способна диссоциировать, то такое поверхностно-активное вещество называется ионогенным.
При добавлении веществ более полярных, чем растворитель, поверхностное натяжение раствора увеличивается (dσ/dС > 0, g < 0). Концентрация более полярного компонента в поверхностном слое меньше, чем в объеме раствора. Такие вещества называются поверхностно-инактивными (ПИВ). К ПИВ относятся практически все водные растворы неорганических электролитов: кислот, щелочей, солей.
На рис. 10 приведены изотермы поверхностного натяжения – кривые, характеризующие изменение поверхностного натяжения при повышении концентрации вещества. Как можно видеть, при повышении концентрации ПАВ изотерма сначала круто падает почти по прямой. Наличие этого участка на изотерме определяется тем, что вначале вся поверхность раздела фаз жидкость – воздух свободна от поверхностно-активного вещества и небольшие его количества, присутствующие в растворе, почти целиком уходят на поверхность. Затем следует криволинейный участок изотермы, отвечающий средним концентрациям поверхностно-активного вещества. В этих условиях значительная часть поверхности уже занята молекулами поверхностно-активного вещества, что снижает дальнейшую его адсорбцию на границе раздела. Наконец, большим концентрациям поверхностно-активного вещества на изотерме отвечает почти горизонтальный участок, показывающий, что поверхностное натяжение мало зависит от концентрации. При этих условиях на поверхности жидкости, образуется сплошной мономолекулярный слой поверхностно-активного вещества и дальнейшая адсорбция уже невозможна.
При повышении концентрации ПИВ в растворе изотерма полого поднимается. Это объясняется тем, что поверхностно-инактивные вещества благодаря большому поверхностному натяжению и хорошей растворимости уходят в объем, а на границе раздела жидкость — воздух имеется лишь сравнительно небольшая часть этого вещества, попадающая туда в результате диффузии из объема раствора.
Наконец, при повышении концентрации веществ, не влияющих на поверхностное натяжение, изотерма, естественно, представляет собой прямую, параллельную оси концентраций.
Сорбцией называется концентрирование какого-либо вещества в поверхностном слое в результате самопроизвольного перехода его из объема фазы. Более плотную фазу называют сорбентом; адсорбированное вещество называют сорбат или адсорбат. Сорбционное равновесие определяется двумя процессами: притяжением молекул к поверхности под действием межмолекулярных сил и тепловым движением, стремящимся восстановить равенство концентраций в поверхностном слое и объеме фазы.
Различают два случая адсорбции: адсорбция на твердой поверхности и адсорбция в поверхностном слое жидкости. В первом случае следует учитывать энергетическую неоднородность поверхности и неопределенность оценки ее поверхности. Во втором случае поверхность предполагается однородной с известной площадью, однако прямое измерение количества вещества в поверхностном слое крайне затруднительно в экспериментальном отношении.
Величину адсорбции выражают двумя способами.
1. Абсолютная величина адсорбции или количество вещества в поверхностном слое А, приходящееся на единицу площади поверхности или единицу массы адсорбента:
,
где Cs – концентрация компонента в поверхностном слое, имеющем объем Vs и толщину h.
2. Величина адсорбции по Гиббсу Г или избыточная адсорбция представляет собой избыток компонента в поверхностном слое (на единицу площади поверхности) по сравнению с его количеством в равном объеме объемной фазы:
,
где СV – равновесная концентрация компонента в объеме; С0 – исходная концентрация компонента в объеме; V – объем фазы.
Абсолютная величина адсорбции и избыточная адсорбция связаны уравнением:
Г = А − СVh.
При экспериментальном исследовании процесса адсорбции обычно получают величину избыточной или Гиббсовской адсорбции.
При малых концентрациях адсорбтива Гиббсовская адсорбция близка к абсолютной величине адсорбции, при больших концентрациях адсорбтива величина Г отличается от А.
В случаях, когда по тем или иным причинам концентрация адсорбтива в поверхностном слое меньше его концентрации в объеме, величина Г отрицательна, а само явление называется отрицательной адсорбцией.
Адсорбцию чаще всего характеризуют зависимостью количества адсорбированного вещества а от равновесного давления (или концентрации) при постоянной температуре; графики Г = f(p) или Г = f(C) при Т = const называются изотермами адсорбции. Изотермы имеют особенно большое значение при изучении адсорбции. Схематически вид обычных изотерм адсорбции изображен на рис. 11.
Изотерму адсорбции можно разделить на три участка. Участок I (рис. 11) называется областью Генри, т.к. при очень малых концентрациях сорбируемого вещества выполняется закон Генри: величина адсорбции при малых давлениях газа или концентрации вещества в растворе прямо пропорциональна давлению газа (концентрации растворенного вещества)
Г = KГС,
где KГ – константа Генри.
В области Генри значительной часть поверхности адсорбента свободна. Крутой подъем изотермы при малых равновесных концентрациях хорошо согласуется с тем, что последние количества адсорбтива десорбируются с поверхности адсорбента с большим трудом.
Почти горизонтальный участок, соответствующий большим давлениям или концентрациям (участок III рис. 11), отвечает поверхности адсорбента, полностью насыщенной адсорбтивом – предельная адсорбция Г∞. В этих условиях, если на поверхности адсорбента может образоваться лишь мономолекулярный слой адсорбтива, количество адсорбированного вещества перестает практически зависеть от давления или концентрации.
Средний участок кривой соответствует промежуточным степеням заполнения поверхности. Математическое описание второго участка зависит от типа адсорбции и условий ее проведения.