흡착평형

목차

ABSTRACT【요약】

1. INTRODUCTION 【소개】
1-1 실험 목적
1-2 실험 원리
1-3 사용장치 및 기술
1-4 안전 유의사항

2. EXPERIMENTAL【실험】
2-1 실험기구 및 시약
2-2 실험의 절차
2-3 RAW DATA - 실온

3. RESULTS & DISCUSSION

4. 결과 및 분석

본문내용

4.5
34.3
2.0
0.00172
0.00034
0.02366
0.01183
84.531
5
0.066
2.5
35.2
2.0
0.00176
0.00035
0.01285
0.00643
155.523
6
0.027
1.0
13.5
2.0
0.00068
0.00014
0.00526
0.00263
380.228
① 흡착 후 시료의 각 부피에 남아 있는 아세트산의 노르말 농도
존재하는 분석물의 당량수 = 첨가된 표준시약의 당량수
C_N_A V_A ~=~C_N_B V_B
☞
x times 채취한 양 = 0.1N times 적정량
② 흡착 후 시료 200ml에 남아 있는
CH_3 COOH
의 몰수
☞
위에서 구한 노르말 농도 times 리터로 환산한 채취양
③ 2g 활성탄에 흡착된
CH_3 COOH
의 몰수
☞ 시료의 각 부피에 남아있는 농도 - 시료 200ml에 남아있는 몰수
④ 활성탄의 흡착율
: 활성탄 1g당 흡착된
CH_3 COOH
의 몰수
☞ 2g활성탄에 흡착된 몰수/첨가된 활성탄의 질량
독립변수(x)
종속변수(y)
ｘ sup ２
xy
0.5
20.056
0.25
10.028
0.25
40.225
0.0625
10.056
0.172
58.480
0.0296
10.059
0.120
84.531
0.0144
10.144
0.066
155.523
0.0044
10.265
0.027
380.228
0.0007
10.266
합계 1.135
739.043
0.3616
60.818
< 최소 자승법>
기울기 m =
{ SIGMA ｘ SIGMA ｙ -ｎ SIGMA ｘｙ } over { ( SIGMA ｘ) sup ２ -ｎ SIGMA ｘ sup ２ }
y 절편 b =
{ SIGMA ｘｙ SIGMAｘ-SIGMA ｙ SIGMA ｘ sup ２ } over {( SIGMA ｘ) sup ２ -ｎSIGMAｘ sup ２ }
m =
{ 1.135 TIMES 739.043-6 TIMES 60.818} over { (1.135) sup 2 -6 TIMES 0.3616}
=-537.689
b =
{ 60.818 TIMES 1.135-739.043 TIMES 0.3616} over {(1.135) sup 2 -6 TIMES 0.3616 }
=224.887
따라서, y = -537.689x ＋ 224.887
★ DSCUSSON
이번 실험의 목적은 일정한 온도에서 용질농도의 함수로 수용액과 활성탄 표면 사이에서의 유기산의 평형분배를 결정하기 위한 것으로써 실험절차에서 유의할 점은 활성탄은 철저히 씻어 깨끗한 것을 써야 한다는 것과 마지막 용액을 여과해서 떠 있는 고체를 제거시킬 필요가 있다는 것이다.
흡착이란 표면이나 계면에서의 물질 농도가 내부 상의 것보다 증가한 것으로서 정의된다. 표면 자유에너지를 낮게 하는 물질은 흡착이 되며, 표면 자유에너지를 높여주는 물질은 부의 흡착이 된다. 흡착제 표면 은 고체나 액체일 수 있다. 흡착질은 기체, 액체, 또는 고체일 수가 있다.
《고체 표면위의 흡착》
고체위의 흡착은 뚜렷이 다른 두 가지 꼴이 있고 물론 중간적인 것도 많이 있다. 화학흡착은 표면과 흡착질간에 화학결합을 형성하는 것이다. 대부분은 기껏해야 한 층만이 형성된다. 왜냐하면 임이 짧은 영역에서만 작용하고 때로는 한 부분만이 활성 결합자리를 갖기 때문이다. 화학흡착열은 20 kcal/mole정도 또는 그 이상이며 표면이 덮혀감에 따라서 감소한다. 한편, 물리흡착은 훨씬 덜 선택적이며 결합형성 보다는 van der Waals인력이나 쌍극자-쌍극자 인력 등과 같은 힘에 의해서 이루어진다. 물리흡착열은 10 kcal/mole정도 또는 그 이하이다. 한 층 이상이 흡착될 수 있으며 때로는 여러층이 되기도 한다.
분자나 원자들은 두 가지 방식으로 표면에 흡착된다. 물리흡착에서는 표면과 흡착질 사이에 van der Waals상호 작용이 미친다. 이 상호 작용은 장거리성이지만 약하며 분자가 물리흡착될 때 내놓는 에너지로 흡수된 다음 열로써 발산되며 울퉁불퉁한 표면 위로 튀던 분자는 그 운동 에너지를 잃고 표면에 들러붙게 된다. 이것을 적응 과정이라고 한다. 물리 흡착에서 나오는 열은 열 용량을 미리 측정한 시료의 온도 상승을 측정해서 구할 수 있는데 대체적으로 약-20KJ/mol의 엔탈피 변화가 나타난다 이 정도의 에너지로는 결합을 끊을 수가 없으며 따라서 물리흡착에서는 분자가 그 정체를 그대로 유지한다. 그러자 표면의 영향으로 이분자가 신장되거나 굽혀질 수는 있다.
화학흡착에서는 흡착되는 분자가 표면과 화학 결합을 이루고 또 기질 분자를 최대로 배위시킬 수 있는 자리에 들러붙으려고 한다. 이때의 흡착 에너지는 물리 흡착에 비해서 대단히 크며, 그 전형적인 값은 약 -200KJ/mol정도이다. 화학흡착이 된 분자는 표면 원자의 충족되지 않은 원자가 때문에 쪽이 날 수 있으며, 표면상의 이러한 분자 토막이 바로 표면 촉매 작용의 한 원인이 되는 것이다.
표면의 분자와 기체상 속의 분자 사이에는 평형이 이루어지며 따라서 덮임 율은 계의 압력에 의존한다. 한 정해진 온도에서 θ의 압력 의존 관계를 나타낸 것을 흡착 등온식이라고 부른다. 가장 단순한 종류의 흡착 등온식을 얻으려면 우선 모든 흡착 자리가 동등하고 또 이 자리에 흡착될 분자는 이웃자리가 이미 차지되었건 비어있건 전혀 그 영향을 받지 않는다고 보아야 한다. 이때는 A(g)+M(surface)=AM의 동적 평형이 이루어지며, 흡착과 탈착의 속도상수는 각각 k와 k로 나타낸다. 표면상의 전체 자릿수를 N이라고 할 경우 빈 자릿수는 N(1-θ)가 되는데 표면 덮임율의 변화 속도는 A의 압력p와 이 빈 자릿수에 비례할 것이다. 즉,
theta sub ０ =ｋ sub ａ ＰＮ(１－ theta )
한편 탈착에 기인하는 θ의 변화율은 흡착종의 수 Nθ에 비례한다.
theta sub 0 =ｋ sub d N theta
평형에서는 이 두 속도가 같으며 그리하여 θ에 관해서 풀면 다음과 같은 Langmuir등온식을 얻을 수 있다.
theta = { k sub p} over { 1+k sub p} K= { k sub a } over {k sub d }

키워드

흡착평형,   등온흡착식,   노르말&45439도,   적정,   활성탄