Исследование адсорбции на поверхности твердых адсорбентов в разных условиях

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ГОУВПО  «Тобольский государственный институт Д.И. Менделеева» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выпускная квалифицированная работа 
 

На тему: «Исследование адсорбции на поверхности твердых адсорбентов в разных условиях». 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

студентка 5 курса БХФ 

Ященко  Мария

Проверила:

к.п.н., доцент

кафедры химии и МПХ 

ТГПИ  им. Д.И.Менделеева

 Попова Е.М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тобольск 2007 

Заключение 

По результатам  работы можно сделать следующие выводы:

• Адсорбция – это один из видов сорбционных процессов, основанный на поглощении твердым адсорбентом веществ из жидкостей и газов. Область применения процесса адсорбции довольно широка. Природные и синтетические адсорбенты широко используют в научных исследованиях, в медицине, при получении твердых катализаторов, для очистки жидких и газообразных веществ от примесей.
• Адсорбция бывает двух видов: физическая, при которой молекулы адсорбируемого вещества и адсорбента не вступают в химическую реакцию, и химическая, когда между адсорбентом и адсорбатом возникает химическая реакция.
• В качестве адсорбентов используют твердые вещества с сильно развитой удельной поверхностью. По своей природе адсорбенты относятся к веществам минерального и органического происхождения.
• Результаты исследования показали, что главной характеристикой адсорбентов является количество поглощаемого ими вещества, которое зависит от факторов:
1. природы адсорбента;
2. количества адсорбента;
3. свойств растворителя;
4. свойств адсорбируемого вещества.
• Исследование явлений адсорбции в курсе химии общеобразовательной школы можно организовать реализуя возможности исследовательской работы учащихся и разных видов химического эксперимента.   

 
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение ………………………………………………………

Глава 1. Характеристика явления адсорбции  на поверхности твердых адсорбентов в разных условиях……………………………..

  1.1. Виды адсорбции  и классификация твердых адсорбентов…

  1.2. Влияние концентрации адсорбата и температуры на величину   адсорбции………………………………………………………..

 Глава 2.  Изучение адсорбции жидких адсорбатов на поверхности твердых  адсорбентов в разных условиях…………………

   2.1. Характеристика адсорбентов используемых в исследовании……

   2.2. Определение величины адсорбции в зависимости от концентрации…

   2.3. Определение величины адсорбции в зависимости от температуры….

Глава 3. Дидактические возможности курса химии общеобразовательной школы при изучении явлений адсорбции………………………….

3.1.

3.2.

Заключение……………………………………………… 

Библиография  ………………………………………

Приложение………………………………………….. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение 1.

В приложении 1 представлены авторы учебников, из которых были взяты определения.

1 -  В.А.  Крицман, В.В. Станцо

2 - С.А.  Балезин

3 -  Н.Л.  Глинка

4 - А.Д.Зимон 

Приложение 2.

  Тема: «Исследование адсорбционных свойств твердых адсорбентов применяемых в медицине». 

Характеристика  адсорбентов используемых в исследовании.

Смекта  – это адсорбент действующим веществом которого является смектит, полученный из природной смектитной глины. Ценные фармакологические качества смектита обусловлены структурой его коллоидного раствора в воде. Каждая частица смектита состоит из тысяч микроскопических пластинок, скомпонованных в "стеки" по типу сэндвича. Плоская часть поверхности пластинок имеет отрицательный заряд, в то время как края пластинки заряжены слегка положительно. Отрицательный заряд такой пластинки нивелируется присутствием главным образом ионов Na+ , и в меньшей степени - других неорганических катионов. Эти катионы, располагающиеся на поверхности пластинок смектита, называются "обменными", т.к. они могут быть легко заменены другими катионами. При контакте смектита с водой последняя проникает в пространство между пластинами, раздвигая их вплоть до полного отделения друг от друга, облегчая тем самым диффузию катионов Na+ и ионообменные процессы.                                                                                                     

Механизмы воздействия на факторы агрессии в отношении слизистой желудочно–кишечного  тракта;

• препятствие фиксации патогенных микроорганизмов на слизистой оболочке желудка и кишечника;
• связывание пепсина;
• коньюгация желчных кислот с образованием  неактивных  хелатов;
• адсорбция  кишечных газов;
• связывание ионов водорода.

Таблица 1.

Улучшенный  химический состав смекты – предпосылка  для большей клинической эффективности.

 

Смекта назначается при:

• диарее различного генеза (аллергической, лекарственной обусловленной нарушением режима питания и некачественной пищей);
• диарее инфекционного генеза – в составе комплексной терапии;
• гастрите;
• язвенной болезни желудка и  12-перстной кишки.

 

Уголь активированный – черный порошок без запаха и вкуса. Практически не растворим в обычных растворителях. Уголь может быть животного или растительного происхождения. Уголь растительного происхождения получают сухой перегонкой дерева, в связи с большой поверхностью способен адсорбировать газы,  алкалоиды,  токсины.

Уголь активированный назначается при:

• пищевых интоксикациях;
• отравлениях (алкалоидами, солями тяжелых металлов и т.п.);
• метеоризме и повышенной кислотности.

  Таблетки  угля активированного (карболен) содержащие по 0,5 или 0,25 г активированного угля. Более удобны для применения, чем активированный уголь в порошке; обладают, однако, несколько меньшей адсорбирующей активностью, так как содержат наполнители (крахмал, желатин, сахарный сироп и др.), уменьшающие адсорбирующую поверхность.   

 Полифан – препарат, получаемый при переработке лигнина, продукта гидролиза углеродных компонентов древесины.  Темно – коричневый мелкодисперсный порошок без запаха и вкуса, практически нерастворим в воде. Препарат обладает высокой адсорбционной способностью и при приеме внутрь способен адсорбировать бактерии в желудочно-кишечном тракте.

 Полифан  назначается при:

• заболеваниях желудочно-кишечного тракта инфекционной и неинфекционной природы, сопровождающихся поносом;
• метеоризмом, общей интоксикацией;
• тяжелых формах инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта применяют в дополнение к антибактериальной терапии.

Глины - образуются в результате выветривания магматических горных пород и относятся к алюмосиликатам, состоящие в основном из глинистых минералов. К последним относятся каолинит Al₂(Si₂0₅) (ОН)₄ И близкие к нему по строению диккит и накрит, галлуазит  (Н₂О)₄[AI₂(Si₂О₅)(ОН)₄],  гидромусковит (иллит) К_х(Н₂0)_х [AI₂(AISi₃O₁₀)(ОН)_2-х * (Н₂О)_х, монтмориллонит и др. Все эти минералы

обладают слоистой структурой.

Минералы, из которых образованы глины, содержат два типа различных слоистых структур:

• слои, составленные из силикатных тетраэдров с различным содержанием Аl(III), заместившего Si(IV);
• слои, составленные в основном из октаэдров, в которых ионы Al³⁺ или Mg²⁺ окружены шестью ионами кислорода или гидроксид-ионами.

Показания к применению лечения глиной:

• внутрь применяется при хронических заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при вялотекущих интоксикациях;
• наружное применение для достижения тепловых эффектов при хронических стадиях заболеваний (артриты, полиартриты ревматического, инфекционного характера);
• наружно как охлаждающее средство на месте ушиба, для снятия рефлекторных болей в области сердца;
• гинекологическая практика в соответствии с показаниями грязелечения.

Особенно  широко сейчас применяют глины в косметической практике. Голубая, розовая, белая, черная глины дают омолаживающий эффект за счет глубокой очистки кожи, насыщают кожу кислородом, замедляют ее старение. Цвет глины зависит от присутствующих в ней солей:

. красный  - соли калия, железа;

. зеленоватый  - соли меди, двухвалентного железа;

. голубой  - соли кобальта, кадмия;

. темно-коричневый  и черный - соединения углерода, железа.

Сегодня, когда фармацевтический рынок: насыщается дорогими лекарственными препаратами, многие люди стали увлекаться лечением глиной. При этом большая часть населения, как правило, добывает глину самостоятельно из расположенных поблизости карьеров, мало задумываясь о ее экологической чистоте.

Определение величины адсорбции  в зависимости  от концентрации.

     Методика исследования влияния концентрации на адсорбцию.

Цель  работы:

1. Наблюдать адсорбцию на границе жидкой и твердой фаз.
2. Построить график зависимости адсорбции от концентрации.
3. Выявить эффективность разных адсорбентов при изменении концентрации.

Оборудование  и реактивы:

  Шесть колб на 250 мл с корковыми пробками; шесть конических колб на 150 мл; пипетка на 50 мл; пипетка на 25 мл; пипетка на 10 мл; пипетка на 5 мл; бюретка на 50 мл с делениями в 0,1 мл; шесть воронок для фильтрования; фильтровальная бумага; активированный уголь, смекта, глина; растворы 2 М СН₃СООН; 0,1 М NaOH, фенолфталеина (индикатор); этиловый спирт.

Описание  работы:

1. Приготовляют в шести колбах раствор  уксусной кислоты следующих концентраций 0.012 М; 0,025М; 0,05М; 0,1М; 0,2М; 0,4М и в трех колбах раствор этилового спирта 32%, 18%, 10%.
2. Титрованием раствора уксусной кислоты до добавления адсорбента определяют ее первоначальную концентрацию С₀ в пересчете на миллилитры 0,1 М раствора гидроксида натрия, а титрованием    фильтрата — ее концентрацию С после адсорбции:

   (1)

3. Далее в три колбы наливают по 40 мл уксусной кислоты концентрацией 0.012М и прибавляют по 1.2 г, в первую – уголь активированный, во вторую – смекту, а в третью – глину. Затем тщательно взбалтывают все колбы в течение 10 мин. Отфильтровывают отдельно содержимое каждой колбы через бумажные фильтры. Отобрав из фильтратов пробы пипеткой в таких же количествах, какие были взяты для  первоначального  титрования (25 мл),   определяют титрованием   концентрацию   уксусной   кислоты.  И проводят этот же опыт со всеми концентрациями уксусной кислоты. Разность между результатами первого    титрования   и   второго (после пересчета   на  40 м)   дает   количество   уксусной кислоты.
4. Для определения величины адсорбции спирта используем ареометр. Берем этиловый спирт(80%) и разбавляем в следующих соотношениях 1:2; 1:4; 1:6 с помощью ареометра проверяем его концентрацию. После чего берем три колбы с 40 мл 32% этилового спирта и добавляем по 1.2 г адсорбента, в первую колбу – активированный уголь, во вторую – смекту, в третью – глину. Затем тщательно взбалтывают все колбы в течение 10 мин. Отфильтровывают отдельно содержимое каждой колбы через бумажные фильтры. Отобрав из фильтратов пробы пипеткой в таких же количествах, какие были взяты для первоначального определения концентрации (60 мл).  И все тоже проделывают с остальными концентрациями.