Лабораторная работа №8 Адсорбция пищевого красителя на активированном угле Цель: изучить адсорбцию пищевого красителя на поверхности твердого адсорбента. Приборы и реактивы: технические весы, ФЭК, конические колбы на 100 мл – 10 шт, мерные колбы на 50 мл – 5 шт, градуированные пипетки на 2, 5, 10 мл, пищевой краситель, активированный уголь, фильтровальная бумага. Ход работы: 1. Приготовление исходных растворов красителя: на аналитических весах взяли исходную навеску пищевого красителя m=0,1 г, внесли в мерную колбу на 100 мл, довели объем раствора до метки дистиллированной водой и тщательно перемешали. Разбавлением данного раствора красителя, массовая концентрация которого 1 г/дм3, приготовили растворы различных концентраций. Для этого в 5 мерных колбах на 50 мл влили в указанных в таблице количественных отношениях растворов красителей с=1 г/дм3, довели объемы колб до метки дистиллированной водой и перемешали. 2. Изучение зависимости оптической плотности растворов от концентрации: для раствора измерили оптическую плотность относительно воды в интервале значений длины волны λ=300-800 нм. Измерения проводили через 30-40 нм, а найдя границы максимума , измерили повторно оптическую плотность в этой области через 5 нм. По полученным данным определили длину волны, при которой наблюдается максимальное поглощение света λmax. Таблица 1 – Экспериментальные данные по адсорбции пищевого красителя на активированном угле. № раствора 1 2 3 4 5 Объем израсходованного раствора красителя с=1 2 5 10 20 30 г/дм3, Vисх см3 Массовая концентрация приготовленных 0,04 0,1 0,2 0,4 0,6 растворов красителя, С0 г/дм3 Оптическая плотность раствора при λmax до 0,12 0,21 0,33 0,51 0,64 адсорбции D0 Оптическая плотность раствора при λmax после 0,08 0,16 0,26 0,44 0,58 адсорбции D Массовая концентрация раствора красителя после 0,03 0,06 0,15 0,34 0,53 3 адсорбции, С г/дм (С0-С) 0,01 0,04 0,05 0,06 0,07 -4 -4 -4 -4 Адсорбция α, г/г 10∙10 40∙10 50∙10 60∙10 70∙10-4 4 3,4 3,35 3,3 3,16 lg α lgc 2,52 2,22 1,81 1,46 1,28 Измерили на спектрометре оптическую плотность оставшихся четырех растворов красителя при λmax, значения заносят в таблицу. 3. Изучение адсорбции красителя на угле: в 5 конических колб на 100 мл внесли навески активированного угля (по 1 г), каждые из приготовленных растворов красителя (50 мл) перенесли в одну из конических колб с навеской угля и оставляют на 30 мин, взбалтывая содержимое колбы через каждые 5 мин. По истечении 30 мин адсорбции растворы отфильтровали. Определили концентрацию красителя после адсорбции, измеряя оптическую плотность растворов при λmax, значение которого определяют до этого. Обработка экспериментальных данных: 1) Рассчитали массовую концентрацию приготовленных растворов красителей в г/дм . 3 С1V1=C2V2 C1,1=2/50=0,04 C1,2=5/50=0,1 C1,3=10/50=0,2 C1,4=20/50=0,4 C1,5=30/50=0,6 2) Рассчитали значения адсорбции: 𝑎1 = 𝑎2 = 𝑎3 = 𝑎4 = 𝑎5 = (0,04−0,03)∙50∙10−3 0,5 (0,1−0,06)∙50∙10−3 0,5 (0,2−0,15)∙50∙10−3 0,5 (0,4−0,34)∙50∙10−3 0,5 (0,6−0,53)∙50∙10−3 0,5 =1∙10-3 =4∙10-3 =5∙10-3 =6∙10-3 =7∙10-3 В области средних концентраций растворенного вещества его адсорбция хорошо описывается уравнением Фрейндлиха: A=Kc1/n где K и c – постоянные. Чтобы определить постоянные величины уравнения Фрейндлиха, привели его к линейному виду логарифмированием: Lga=lgK+1/nlgc Из графика изотермы адсорбции, построенного в координатах «lga-lgc», определили постоянные уравнения Фрейндлиха. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равен угловому коэффициенту линейной функции 1/n. Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, есть член линейной функции и равен lgK. x=0,84 y=lgK=0,1 𝑥 0,1 tgα=𝑦 = 0,84 =0,12 Вывод: выполнив лабораторную работу, изучили адсорбцию пищевого красителя на поверхности активированного угля, изучили зависимость оптической плотности растворов от их концентрации, убедились в том, что адсорбция есть процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой.