Fizică

Scopul lucrarii.

In lucrare se urmareste studiul dependentei de concentratie a adsorbtiei relative:

? = ?(C2) si evaluarea adsorbtiei maxime pentru solutii de alcool n-butilic.

Consideratii teoretice.

Conform criteriilor termodinamice, transformarile spontane ce se produc intr-un sistem

izocor-izoterm, determina scaderea energiei libere, iar cand s-a atins valoarea minima, sistemul a

ajuns in stare de echilibru si procesul a luat sfarsit.

Ca urmare a fenomenelor superficiale care se manifesta la suprafata de separatie lichidgaz,

in stratul superficial de la suprafata unei solutii lichide, concentratia substantei dizolvate

este diferita de concentratia acesteia in masa principala de solutie. Fenomenul se numeste

adsorbtie si se exprima cantitativ prin marimea numita adsorbtie relativa, care reprezinta

diferenta dintre numarul de moli de substanta dizolvata din stratul superficial ( s n2 ) si numarul de

moli de substanta dizolvata dintr-un ,,strat de comparatie"( c n2 ) situat in masa principala de

solutie, pentru o unitate de arie, A:

A

n ns c

2 2

(1)

in care A-este aria stratului superficial. Stratul de comparatie avand aceeasi suprafata ca si stratul

superficial este delimitat, formal, in masa principala de solutie si are o astfel de grosime incat sa

contina acelasi numar de moli de solvent ca si stratul superficial.

Adsorbtia este pozitiva atunci cand concentratia substantei dizolvate este mai mare in

stratul superficial decat in masa principala de solutie. Prezenta substantei dizolvate in stratul

superficial are ca efect modificarea tensiunii superficiale a solutiei fata de tensiunea superficiala

a solventului pur la aceeasi temperatura. Datorita deformabilitatii lichidelor, tensiunea

superficiala a acestora se poate determina experimental.

Substantele dizolvate care conduc la micsorarea tensiunii superficiale a solutiei se numesc

substante tensioactive sau capilar active. Activitatea superficiala creste odata cu marirea

cantitatii de substanta dizolvata din solutie, deci creste odata cu concentratia solutiei.

Dependenta adsorbtiei relative de concentratia substantei dizolvate se poate exprima cu ajutorul

izotermei de adsorbtie Gibbs:

T

dC

d

RT

C

2

2 (2)

in care: ? este tensiunea superficiala a solutiei de concentratie C2; T este temperatura absoluta;

R=8,314 J/mol?grad K-constanta universala a gazelor; ? este adsorbtia relativa corespunzatoare

solutiei de concentratie C2.

Pentru evaluarea derivatei

T

dC

d

2

este necesar sa se cunoasca dependenta de concentratie

a tensiunii superficiale a solutiei.

Pentru substante tensioactive, adsorbtia relativa creste cu concentratia si atinge o valoare

maxima, ?max, la o anumita concentratie, valoare care corespunde situatiei in care stratul

superficial este saturat cu moleculele substantei dizolvate.

2

STUDIUL FENOMENELOR SUPERFICIALE ADSORBTIA ALCOOLULUI N-BUTILIC LA LIMITA DE SEPARATIE AER - SOLUTII LICHIDE

Dependenta adsorbtiei de concentratie se poate exprima printr-o relatie de tip Langmuir:

1 2

2 2

1 K C

K C (3)

Constantele K1 si K2 din aceasta ecuatie se evalueaza pe baza datelor experimentale ? = ?(C2),

folosind ecuatia (3) in forma liniarizata:

2 2 2

1 1 1 1

K K C

K (4)

Modul de lucru si prelucrarea datelor experimentale.

Se vor studia experimental solutii de alcool n-butulic in apa, de concentratii cuprinse

intre 0 si 0,3 mol/L. Solutiile vor fi preparate prin diluarea unei solutii de concentratie

0,800mol/L.

Intr-un flacon de 50 mL, se introduc succesiv, un volum Vs de solutie concentrata, masurat cu

pipeta, de 1; 2; 3; 5; 10; 15 si 20 mL si se completeaza la marca cu

apa distilata. Concentratiile solutiilor obtinute se calculeaza cu

relatia: