Исследовательская работа Активированный уголь – адсорбент Автор работы: ученица 8А класса Горшкова Анастасия Руководитель: учитель химии Н. В. Калинина МОУ «Средняя общеобразовательная школа №41»

Актуальность темы При употреблении в пищу недоброкачественных продуктов, при отравлении ядовитыми веществами первая помощь – это применение активированного угля в качестве адсорбента.

Проблема Адсорбция углем газов и растворенных веществ -явление физическое. Можно ли поглощенное углем вещество извлечь в неизменном виде обратно?

Гипотеза Изучив литературу по вопросу «Активированный уголь. Явление адсорбции», я хочу убедиться на практике в том, что активированный уголь действительно обладает необычными и интересными свойствами. Чем больше пористость угля, тем больше он может поглощать или адсорбировать, а значит и быстрее?

Цель: ознакомление с адсорбционной способностью активированного угля. Задачи: 1.Изучить литературу по данному вопросу 2.Провести эксперимент с активированным углем и сделать соответствующие выводы. 3.Изучить историю создания первого противогаза. Объект исследования: адсорбция веществ. Предмет исследования: активированный уголь. Методы исследования: теоретические (изучение литературы, интернет-ресурсов); Эмпирические(наблюдение, сравнение, аналогии, обобщение).

Теоретическая часть Адсорбция. Наиболее достопримечательное физическое свойство аморфного угля – его способность адсорбировать газы, если он находится в газообразной среде, и растворенные вещества, если он находится в жидкой среде. Удержание углем и другими твердыми веществами на своей поверхности газа или растворенного вещества называется адсорбцией. Чем больше пористость угля, тем больше газа или растворенного вещества он может поглотить, или адсорбировать. Для увеличения пористости угля его активируют повторным нагреванием без доступа воздуха. В результате удаляются остатки продуктов, закупоривающие капилляры в угле. Уголь адсорбирует все газы, включая инертные, но неодинаково. В частности, чем легче сжижается газ, тем сильнее он адсорбируется. Адсорбированный углем газ можно извлечь из него, нагревая уголь. Этим пользуются для регенерации угля, т. е. возвращения ему способности к адсорбции. Уголь применяют в производстве сахара и спирта для очистки их от примесей. В аптеках активированный уголь продают в виде таблеток под названием «карболен». Их принимают внутрь для удаления из желудка растворенных вредных веществ. Активированный уголь используют в фильтрующих противогазах.

Вещества Температура кипения, в ° C Адсорбируемость, в см³ H 2 N 2 CO O 2 CO 2 NH 3 Cl 2 COCl 2 -253 -196 -190 -181 -79 -34 +8,2 57,5 7,3 21 26,8 25,4 83,8 197,0 304,5 1130 В приводимой здесь таблице эта связь между адсорбируемостью газов и точками их сжижения, равно как и независимость адсорбируемости газов и Паров углем от их химической природы, вступает вполне наглядно.

Практическая часть Взяли четыре пробирки. Одну оставили пустой, в три другие положили уголь (в виде таблеток, гранул, порошка). Затем налили в каждую раствор бриллиантового зеленого, встряхнули. Профильтровали. 1 2 3 4 4 3 2 1 Гранулы Порошок Таблетки Раствор бриллиантового зеленого Опыт 1. Адсорбция раствора бриллиантового зеленого

Результаты исследования опыта 1: Наблюдали, что все исследуемые образцы (гранулы, порошок, таблетки) полностью поглотили зеленый краситель бриллиантового зеленого. 4 3 2 1

Опыт 2. Адсорбция раствора лакмуса Взяли четыре пробирки. Одну оставили пустой, в три другие положили уголь в виде таблеток гранул, порошка. Затем налили в каждую раствор фиолетового лакмуса, встряхнули. Потом профильтровали. 1 2 3 4 1 2 3 4 Лакмус Гранулы Порошок Таблетки

Результаты исследования опыта 2: После фильтрования мы можем наблюдать в пробирках растворы. Там, где порошок (3), раствор лакмуса практически не заметен. Там, где таблетки (4), фиолетовый окрас лакмуса еще остался. Уголь с большей пористостью адсорбировал больше, чем уголь с меньшей. Видно, что уголь в гранулах адсорбировал лучше, значит, он имеет большую пористость. 1 2 3 4

Сначала мы получили и собрали оксид азота (IV) для исследования. Cu + 4HNO 3 (конц.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Измельчили, приготовили порошок, таблетки, гранулы. Опыт 3. Адсорбция оксида азота (IV)

Результаты исследования опыта 3: Положив в пробирки уголь, встряхнув их, мы можем увидеть, что активированный уголь поглощает газ. В пробирке под номером 1(порошок)быстрее, 2(гранулы) и 3(таблетки) – медленнее, еще есть небольшое количество газа. Это свидетельствует о том, что ядовитые газы могут адсорбироваться. 2 1 3 1. Порошок 2. Гранулы 3. Таблетки После многократного встряхивания газ полностью был поглощен. 1 2 3

Опыт 4. Десорбция Поглощение газообразных или растворенных веществ Поверхностью твердого вещества называется адсорбцией, а выделение этих поглощенных веществ – десорбцией. Адсорбция углем газов и растворенных веществ явление физическое. Можно ли поглощенное углем вещество извлечь в неизменном виде обратно? 1 2 3

Результаты исследования опыта 4: При нагревании уголь отдает адсорбированный газ обратно в неизменном виде. Оказалось, что активированный уголь может не только адсорбировать, но и способен к регенерации. 1 2

Анкетирование 1. Вы принимали когда-нибудь таблетки активированного угля? 2. Таблетки активированного угля снимают: 3. Когда вам наша медсестра дает черную таблетку активированного угля?

В аптеках активированный уголь продавали в виде таблеток под названием «карболен»,а сейчас так и называют «активированный уголь». Их принимают внутрь для удаления из желудка растворенных вредных веществ. Уголь применяют в производстве сахара и спирта для очистки их от примесей. Активированный уголь используют в фильтрующих противогазах. К середине 1916 года было налажено массовое производство противогазов Зелинского-Кумманта. Всего за годы Первой мировой войны в действующую армию было направлено более 11 миллионов противогазов, что спало жизнь миллионам русских солдат. Практическая значимость явления адсорбции.

Вывод: В результате исследования мои гипотезы подтвердились. Я убедилась в том, что активированный уголь действительно обладает необычными и интересными свойствами адсорбцией, и десорбцией. Чем больше пористость угля, тем он быстрее может поглощать или адсорбировать.

Рекомендации Уголь можно применять для очистки примесей, при повышенной кислотности, пищевых отравлениях, солями тяжелых металлов. Нельзя принимать препарат одновременно с лекарственными средствами, действие которых начинается после всасывания.

Практическая часть Исследовали адсорбционную способность активированного угля (в виде таблеток(карболен), гранулированный уголь, порошок). Адсорбировали оксид азота (IV). Исследовали, как поглощает уголь красители. Для этого мы использовали растворы лакмуса и бриллиантового зеленого. Поглощение газообразных или растворенных веществ поверхностью твердого вещества называется адсорбцией, а выделение этих поглощенных веществ – десорбцией.

Тема: Исследование адсорбционной способности активированного угля

Научно-исследовательская работа

Выполнили:

Ермакова Ксения, Романчук Леонид, ученики 8А класса

Руководитель: Рыбакова Елена Николаевна,

учитель химии.

Цель : ознакомиться с адсорбционной способностью активированного угля

• Задачи :

• 1. Изучить литературу по данному вопросу.
• 2. Провести эксперимент с активированным углем и сделать соответствующие выводы.
• 3. Изучить историю создания первого противогаза.

Объект исследования: адсорбция веществ.

Предмет исследования: адсорбция активированного угля.

Методы исследования: теоретические, эмпирические, экспериментальные

Гипотеза:

• Мы хотим убедиться на практике в том, что активированный уголь действительно обладает необычными и интересными свойствами и способен поглощать и газообразные вещества, и вещества из растворов.

АКТИВИРОВАННЫЙ

Активированный уголь

УГОЛЬ

АКТИВИРОВАННЫЙ

УГОЛЬ ЭТО:

ПОРИСТОЕ ВЕЩЕСТВО, КОТОРОЕ ПОЛУЧАЮТ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ: ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ, КАМЕННОУГОЛЬНОГО КОКСА И НЕФТЕНОГО КОКСА.

СОДЕРЖИТ ОГРОМНОЕ КОЛИЧЕСТВО ПОР И ПОЭТОМУ ИМЕЕТ ОЧЕНЬ БОЛЬШУЮ УДЕЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ НА ЕДИНИЦУ МАССЫ, ВСЛЕДСТВИЕ ЧЕГО ОБЛАДАЕТ ВЫСОКОЙ СОРБЦИОННОЙ СПОСОБНОСТЬЮ. ПРИМЕНЯЮТ В МЕДИЦИНЕ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ.

• Адсорбция – поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела (адсорбента) или жидкости

Наши исследования

Явление адсорбции мы

продемонстрируем на

следующих опытах.

Опыт №1

Нам необходимы:

• 2 плоскодонные колбы.
• Спиртовка
• Спички
• 2 ложки для сжигания вещества.
• Цветы
• Сера
• Активированный уголь

В каждую плоскодонную колбу помещаем по цветку. В колбу №3 помещаем размельчённый активированный уголь. В каждую ложку для сжигания помещаем небольшое количество серы. Вносим ложечки в пламя спиртовки. Продолжаем нагревание до тех пор, пока сера не начнёт гореть. Теперь каждую ложку помещаем в колбу №2 и №3, плотно закрываем крышкой. Через некоторое время, в колбе №2 мы видим, что цветок обесцветился, а в колбе №3 цветок остался прежнего цвета.

Вывод по опыту № 1

• В опыте №1 активированный уголь поглотил оксид серы и окраска цветка в колбе №3 осталась неизменной. В колбе №2 образовавшийся оксид серы(IV) изменил окраску цветка. Значит, активированный уголь является хорошим адсорбентом газов .

Опыт №2

Нам необходимы:

• Бумажный фильтр
• Мерный цилиндр
• 2 стакана
• Активированный уголь
• Вещество лакмус (р-р)

В стакан №1 и №2 наливаем лакмус. В стакан №2 добавляем измельчённый активированный уголь и перемешиваем. Затем этот раствор пропускаем через бумажный фильтр. После того, как раствор отфильтровался, мы его сравниваем с раствором в стакане №1. И видим, что отфильтрованный раствор обесцветился .

Выводы по опыту №2 и №3

• В опыте №2 раствор обесцветился, в результате адсорбирования активированным углём растворенного окрашенного вещества.
• Активированный уголь избирательно поглощает вещества из растворов, что связано с размерами молекул растворенных веществ .

Заключение

• Мы убедились на практике, что активированный уголь действительно обладает необычными адсорбирующими свойствами. Именно, основываясь на знаниях об активированном угле, Н.Д.Зелинский изобрел противогаз. Гордимся тем, что наш соотечественник первым изобрел противогаз, тем самым спас много человеческих жизней.
• Человечество постоянно совершенствуясь в различных сферах, имеет очень малый шанс найти более сильный поглотитель, чем активированный уголь. Таким образом, изучая химию, мы надеемся продолжить расширять свои знания и узнавать больше о свойствах составляющих предметов окружающего мира.

ИСТОРИЯ ПРОТИВОГАЗА

В 1915 ПРОФЕССОРОМ НИКОЛАЙ ДМИТРИЕВИЧ ЗЕЛЕНСКИЙ СЧИТАЛ САМЫМ ЭФФЕКТИВНЫМ АБСОРБЕНТОВ ЯДОВИТЫХ ВЕЩЕСТВ – ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ. ОН НАШЕЛ СПОСОБЫ ЕГО АКТИВИЗАЦИИ, Т.Е. ЗНАЧИТЕЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ ПОРИСТОСТИ. ОДИН ГРАММ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ С ЧРЕЗВЫЧАЙНО РАЗВИТОЙ КАПИЛЯРОСТЬЮ ИМЕЛ ПОГЛОЩАЮЩУЮ ПОВЕРХНОСТЬ В 15 КВАДРАТНЫХ МЕТРОВ.

Изучение процессов адсорбции активированным углем различных веществ из растворов

Цель:

Проверить адсорбционную способность угля;

Изучить влияние природы растворителя на адсорбцию;

Познакомиться с хроматографическим методом анализа.

Оборудование: пробирки, воронка, фильтровальная бумага, адсорбционная колонка, активированный уголь, растворы нитрата свинца и йодида калия, водный и спиртовой раствор фуксина, смесь солей меди, железа, кобальта.

Задание: Проделать следующие опыты, записать наблюдения и сделать выводы.

Опыт 1. Адсорбция углем различных веществ из растворов. В одну пробирку налейте раствор индиго, в другую - раствор йода. В каждую пробирку насыпьте около 0,2г. древесного угля, хорошо взболтайте и отфильтруйте. Исследуйте фильтрат в пробирках на запах и цвет. Объясните наблюдаемые явления.

Опыт 2. Адсорбция ионов свинца углем. В две пробирки налейте по 5мл. 0,05%-ного раствора нитрата свинца. В одну пробирку добавьте небольшое кол-во раствора йодида калия для доказательства наличия ионов свинца в растворе. В другую пробирку добавьте около 0,2г. древесного угля и взболтайте в течение 5 мин. Отфильтруйте раствор и проверьте присутствие ионов свинца реакцией с йодидом калия. Напишите ионное уравнение качественной реакции Рb2+. Объясните наблюдаемое явление.

Опыт 3. Влияние природы растворителя на адсорбцию. В одну пробирку налейте слабоокрашенного водного раствора фуксина, в другую – такое же кол-во спиртового раствора. В обе пробирки внесите по 0,2г. древесного угля и взболтайте в течение 5 мин. Отфильтруйте растворы. Почему о одном случае адсорбция идет хорошо, а в другом плохо?

Опыт 4. Хроматографическое разделение солеи. Для хроматографического разделения солей можно использовать стеклянную трубку. В качестве адсорбента используют оксид алюминия, заполняя пространство над ватой примерно на 3/4. Заполненную колонку укрепляют в штативе над стаканом, для уплотнения адсорбента вливают небольшую порцию воды, а затем производят разделение смеси (смесь вливают малыми порциями). Смесь готовят, сливая в химический стакан по 5мл. 1%-ные растворы FeCl3, Cu(NO3)2, Co(NO3)2. Зарисуйте колонку и укажите порядок расположения веществ в ней при их разделении.

Опыт 5. Адсорбция белками жира и примесей из бульона. Белок яйца смешать с натертой на крупной терке морковью. Добавить смесь в теплый бульон и довести до кипения. Остудить. Полученный раствор отфильтровать.

Контрольные вопросы:

1.В чем проявляется особенность поверхностного слоя на границе раздела фаз? Что такое адсорбция?

IV Соревнование молодых исследователей программы «Шаг в будущее»

в Северо-Западном федеральном округе РФ

XII Региональная научная и инженерная выставка молодых исследователей «Будущее Севера»

Направление: Естественные науки и современный мир

Секция: химия

АДСОРБЦИЯ КАК МЕТОД ОЧИСТКИ ХИМИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

ученица 9 А класса

МОУ лицей имени В.Г. Сизова г. Мончегорска.

Научный руководитель:

Семичева Валентина Фирсовна

Учитель химии I квалификационной категории

МОУ лицей имени В.Г. Сизова г. Мончегорска

Ирина Анищенко

АДСОРБЦИЯ КАК МЕТОД ОЧИСТКИ ХИМИЧЕСКИХОТХОДОВ

Муниципальное общеобразовательное учреждение

лицей имени В.Г. Сизова г. Мончегорска Мурманской области

Научная статья.

Введение………………………………………………………………………………4 Основная часть…………………………………………………………………….….6 1.Теоретическое исследование………………………………………………………6 1.1.Что такое адсорбция?..............................................................................................6 1.2.Зависимость адсорбции от площади поверхности адсорбента ………………..7 1.3.Опыт №1. ………………………………………………………………………....7 1.4.Адсорбция газов………………………………………………………………….7 1.5.Опыт №2………………………………………………………………………….7 1.6.Адсорбция из растворов………………………………………………………....8 1.7.Опыт№3………………………………………………………………………..…9 1.8.Выводы теоретического исследования…………………………………….…..9 2Исследование…………………………………………………………………….…9 2.1. Опыт№1- адсорбция глины и наполнителя из мела…………………………..9 2.2.Опыт №2- улучшение свойств адсорбции глины…………………………….10 2.3.Опыт №3- адсорбция разливов кислоты и щелочи……………………….…..11 2.4.Выводы исследования……………………………………………………….…12 3Общие выводы…………………………………………………………………….13 Заключение………………………………………………………………………….14 Источники информации……………………………………………………………15

Адсорбция.

План исследования.

Введение.

Инициатива использования отравляющих веществ в качестве оружия массового уничтожения принадлежит германскому империализму. Хлор был впервые применен 22 апреля 1915 года на Западном фронте недалеко от бельгийского города Ипра против англо-французских войск. Вдыхание хлора вызывает удушье, тяжелое воспаление дыхательных путей, отек легких и смерть. Было выпущено 180 т хлора в течении 5 мин из 6 тысяч баллонов на фронте шириной 6 км. Первая атака хлором лишила боеспособности целую дивизию, оборонявшую участок. 15 тыс. человек было выведено из строя, из них 5 тыс. навсегда. Почти через месяц газовая атака была повторена на Восточном фронте против русских войск у местечка Воля Шидловска, в Польше. На участке фронта в 12 км при ветре, дувшем в сторону русских позиций, было выпущено из 12 тысяч баллонов более 150 т ядовитого газа. Внезапность нападения и полная беззащитность против ядовитого действия газа вызвали массовые и тяжелые поражения. «Газы» в эту ночь вывели из строя целую дивизию. Передовые линии, представляющие собой сплошной лабиринт окопов и ходов сообщения, были завалены трупами и умирающими людьми. Из строя выбыло 9 тыс. человек. Начавшаяся химическая война готовила человечеству неисчислимые жертвы и страдания. От этих жертв человечество спас древесный уголь. Профессор, Н. Д. Зелинский, выдающийся химик и ученый, изобрел, провел испытания и в 1915 г. предложил противогаз, действующий на основе явления адсорбции. Вдыхание отравленного воздуха через противогаз целиком освобождало воздух от ядовитых примесей и защищало солдат от действия отравляющих веществ. Способность некоторых материалов поглощать другие вещества, иногда ядовитые, используют и по сей день. Происходят разливы нефти при ее транспортировке. Можно эту нефть собрать другими веществами-поглотителями. Происходят разливы кислот при их транспортировке. Можно нейтрализовать эти разливы кислот и собрать продукты адсорбентами. Вопрос утилизации некоторых веществ, очистки веществ от примесей актуален до сих пор. Цель: изучить явление адсорбции, приготовить универсальный адсорбент для кабинета химии. Задачи:1. Изучить явление адсорбции на примере активированного угля, используя методы качественного и количественного анализа.

2.Изучить другие адсорбенты: глину, наполнитель из мела. 3.Сравнить адсорбенты, выявить преимущества. 4.Создать универсальный адсорбент для кабинета химии. 5.Оформить результаты исследования. 6.Представить результаты исследования на конференции. Объект исследования: явление адсорбции. Предмет исследования: свойства различных адсорбентов. Гипотеза: если есть адсорбенты, обладающие определенными поглотительными свойствами; действием на определенные вещества, то в химической лаборатории необходим универсальный адсорбент, широкого спектра действия.

Основная часть.

1.Теоретическое исследование Методы: анализ, обобщение, химический эксперимент. 1.1.Открытие явления адсорбции. Явление адсорбции было открыто в 1785 г. русским ученым Ловицем. Изучая свойства угля, Ловиц обнаружил, что это вещество обладает замечательной способностью поглощать (адсорбировать) различные вещества(газы, растворенные в воде краски). Ловиц указал на возможность использования этих свойств угля для практических целей. Например, для очистки питьевой воды на кораблях. Адсорбция(лат.ad-на; при; sorbeo-поглощаю)-процесс концентрирования вещества из объема фаз на границе их раздела. В более узком смысле под адсорбцией понимают поглощение примесей из газа или жидкости твердым веществом-адсорбентом. Адсорбционная способность угля объясняется особыми условиями, в которых находятся частицы на их поверхности.

Если внутри вещества все силы, действующие между частицами, уравновешены, то на поверхности в равновесии находятся только те силы, которые направлены внутрь вещества. Вследствие этого у поверхности адсорбента создается силовое поле, благодаря которому и притягиваются частицы газа или раствора к поглотителю. Процесс идет самопроизвольно. 1.2.Зависимость адсорбции от площади поверхности адсорбента. Адсорбционные свойства определяются величиной поверхности адсорбента. Адсорбент способен поглощать тем большее количество вещества, чем больше его поверхность. Поверхность зависит от степени измельчения адсорбента. 1.3.Опыт№1. 6 Цель: установить зависимость адсорбции от площади поверхности адсорбента. Задачи: -провести хим. эксперимент адсорбции хлора активированным углем с разной площадью адсорбента; -вести наблюдение за адсорбцией хлора; -наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: (опыт проводим в вытяжном шкафу) Колбы №1,№2 заполняются хлором. Это газ желто-зеленого цвета. В колбу№1 помещаем 2 таблетки активированного угля, колбу закрываем пробкой, встряхиваем, засекаем время, за которое происходит поглощение хлора углем. Газ поглотился за 30 сек. В колбу№2 помещаем измельченные 2 таблетки активированного угля. Колбу закрываем пробкой, встряхиваем, засекаем время, за которое происходит поглощение хлора углем. Газ поглотился за 5 сек. Вывод: с увеличением площади поверхности адсорбента скорость адсорбции увеличивается, значит, увеличивается и количество поглощаемого вещества. Следовательно, хорошими адсорбентами могут быть такие материалы, которые обладают сильно развитой поверхностью, что свойственно веществам, имеющим пористую, губчатую структуру. 1.4.Адсорбция газов. Газы неодинаково адсорбируются активированным углем. Существует зависимость адсорбции газа от его температуры кипения. Трудно адсорбируются газы, которые трудно сжижаются(О 2). Хорошо адсорбируются газы, которые легко сжижаются (SO 2 , Cl 2 , NH 3). 1.5.Опыт №2 Цель: установить зависимость адсорбции газов от их температуры кипения. Задачи:- провести адсорбцию хлора, аммиака, кислорода активированным углем; - вести наблюдения за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: (опыты проводим в вытяжном шкафу) 7 Колба №1 заполняется хлором. Это газ желто-зеленого цвета. Температура кипения- -34,1 0 С. В колбу помещаем 2 таблетки активированного угля. Колбу закрываем пробкой, встряхиваем. Через 5 секунд желто-зеленый цвет исчез. Хлор поглотился активированным углем. Колба №2 заполняется аммиаком. Это бесцветный газ. Температура кипения аммиака - 35 0 С. Газ доказываем влажной полоской универсального индикатора. Полоска приобретает насыщенный синий цвет у отверстия колбы. В колбу помещаем 2 таблетки активированного угля, закрываем пробкой, встряхиваем.Через сутки проверяем наличие аммиака у отверстия колбы. Влажная полоска универсального индикатора приобретает слабый синий цвет. Большая часть газа поглотилась активированным углем. Колба №3 заполняется кислородом. Это бесцветный газ. Температура кипения кислорода- -183 0 С. Газ доказываем тлеющей лучинкой. Лучинка ярко загорается. В колбу помещаем 2 таблетки активированного угля, закрываем пробкой, встряхиваем. Через сутки проверяем газ тлеющей лучинкой у отверстия колбы. Лучинка ярко вспыхивает. Газ почти не поглотился активированным углем. Вывод: данный химический эксперимент подтвердил закономерность: с уменьшением температуры кипения газа понижается его адсорбция. 1.6. Адсорбция из растворов. Активированный уголь адсорбирует не только газы, адсорбирует и растворенные вещества. Существует зависимость величины адсорбции от концентрации растворенного вещества. 1.7.Опыт №3. Цель: установить зависимость адсорбции растворенного вещества от концентрации растворенного вещества. Задачи: - провести адсорбцию ненасыщенного и насыщенного растворов фуксина активированным углем; -вести наблюдение за химическим экспериментом; -наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: 8 Колба №1 наполовину заполняется ненасыщенным раствором фуксина (раствор имеет розоватый цвет). В раствор помещаем 3 таблетки измельченного активированного угля. Оставляем на сутки. Колба №2 наполовину заполняется насыщенным раствором фуксина (раствор имеет насыщенный розовый цвет). Через сутки наблюдаем следующее. Раствор фуксина в колбе №1,№2 прозрачный, т. е. краситель из раствора поглотился. Вывод: с увеличением концентрации растворенного вещества адсорбция увеличивается. Выводы теоретического исследования. 1.Адсорбция – процесс самопроизвольный. 2.С увеличением площади поверхности адсорбента адсорбция увеличивается. 3.Адсорбенты поглощают газы, растворенные вещества. 4.С уменьшением температуры кипения газа адсорбция уменьшается. 5.С увеличением концентрации растворенного вещества адсорбция увеличивается. 6.Адсорбция- процесс обратимый.

2. Исследование.

Методы: химический эксперимент, наблюдение, сравнение. Цель: приготовить универсальный адсорбент для кабинета химии. Задачи: - исследовать другие материалы на способность поглощать вещества: глину, наполнитель из мела; - сравнить адсорбционные свойства исследуемых веществ, выявить преимущества; - создать универсальный адсорбент для кабинета. Адсорбцией обладают многие вещества. 2.1. Опыт№1. Цель: исследовать адсорбционные свойства глины, наполнителя из мела. Задачи:- провести адсорбцию раствора перманганата калия глиной и наполнителем из мела;9 - вести наблюдение за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник,проанализировав, сделать вывод. Методика: Воронка №1 заполняется наполовину измельченной глиной. Через слой глины пропустим 50 мл раствора перманганата калия (р-р фиолетового цвета). Наблюдаем, что из воронки выходит прозрачный фильтрат. Ионы марганцевой кислоты адсорбировались глиной. Адсорбция прошла за 30 мин. Глина приобрела вид пластичной массы, через которую трудно проходит раствор. Воронка №2 наполовину заполняется наполнителем из мела. Через слой наполнителя пропустили 50 мл раствора перманганата калия. Наблюдаем, что из воронки выходит фиолетовый фильтрат. Ионы марганцевой кислоты не адсорбировались наполнителем из мела. Вывод. 1. Глина-адсорбент. Адсорбция глиной идет медленно, т.к. частицы глины слипаются, образуя вязкую массу, затрудняющую прохождение раствора. 2.Наполнитель из мела не обладает свойствами адсорбента. 2.2.Опыт№2. Цель: улучшить адсорбционные свойства глины; Задачи:- провести адсорбцию раствора перманганата калия смесью из глины и песка; - провести адсорбцию раствора перманганата калия смесью из глины; песка; и наполнителя из мела; - вести наблюдение за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: Воронка №1 заполняется наполовину смесью: 1 ч. глины и 1 ч. песка. Через смесь пропустить 50 мл раствора перманганата калия. Наблюдаем, что из воронки выходит прозрачный фильтрат. Адсорбция прошла за 2 минуты. 10 Вывод. Песок улучшает адсорбцию глины. Песок- разрыхлитель, препятствует слипанию частиц глины, обеспечивает насыщаемость жидкостью по микрокапилярам всего слоя адсорбента. Воронка №2 наполовину наполняется смесью: 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя. Через смесь пропускаем 50 мл раствора перманганата калия. Наблюдаем, что из воронки выходит прозрачный фильтрат. Адсорбция прошла за 30 сек., поглотилось много жидкости. Вывод. 1.Песок вместе с наполнителем улучшили адсорбционные свойства глины. 2.Смесь, состоящую из 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя предлагаем использовать в химической лаборатории в качестве адсорбента. 2.3. Опыт№3 Цель: исследовать адсорбционные свойства смеси адсорбента на разлив кислоты и щелочи. Задачи: - провести адсорбцию разлива серной кислоты смесью адсорбента; - провести адсорбцию разлива щелочи смесью адсорбента; - вести наблюдение за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: Пластмассовый поддон №1. В нем делаем разлив 5 мл серной кислоты.(1:1). Смесь адсорбента насыпаем по периметру разлива, а затем в центр. Перемешиваем адсорбент стеклянной палочкой. Наблюдения: - слышим шипение, т. е. выделяется газ. Наполнитель из мела нейтрализует кислоту. Через 5 мин. индикаторная полоска не фиксирует наличие кислоты в смеси адсорбента. Адсорбент убрал кислоту. Сама смесь адсорбента не растекается, хорошо собирается в совок. Пластмассовый поддон №2. В нем сделали разлив 5 мл щелочи. Смесь адсорбента насыпаем по периметру, а затем в центр. Перемешиваем адсорбент стеклянной палочкой. 11 Наблюдения:- щелочь поглотилась адсорбентом, разлив убрали, но индикаторная полоска фиксирует наличие щелочи в адсорбенте. Щелочь не нейтрализуется. Адсорбент не растекается, хорошо собирается в совок. 2.4. Выводы исследования. 1.Глина обладает свойствами адсорбента. 2.Наполнитель из мела не обладает свойствами адсорбента. Наполнитель из мела - нейтрализатор. 3.Адсорбцию глины можно улучшить, добавив к ней песок и наполнитель из мела. 4.Смесь: 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя из мела- хороший адсорбент. 5.Смесь- адсорбент хорошо убирает разливы кислот и щелочей. 6.Адсорбент, состоящий из 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя из мела, можно рекомендовать для использования в химический лаборатории.

Общие выводы.

1.Адсорбция- процесс самопроизвольный. 2.С увеличением площади поверхности адсорбента адсорбция увеличивается. 3.Адсорбенты поглощают газы, растворенные вещества. 4.С уменьшением температуры кипения газа адсорбция уменьшается. 5.С увеличением концентрации растворенного вещества адсорбция увеличивается. 6.Адсорбция- процесс обратимый. 7.Глина обладает свойствами адсорбента. 8.Наполнитель не обладает свойствами адсорбента. 9.Адсорбционные свойства глины можно улучшить, добавив песок и наполнитель из мела. 10.Смесь: 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя из мела- хороший адсорбент, который убирает разливы кислот и щелочей. Эту смесь можно рекомендовать для использования в химической лаборатории. Свойства компонентов в смеси: - глина- адсорбент; - наполнитель из мела – нейтрализатор; - песок – разрыхлитель

Заключение.

Адсорбция – всеобщее и повсеместное явление, имеющее место всегда и везде, где есть поверхность раздела между фазами. Наибольшее практическое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ и адсорбция примесей газа или жидкости специальными высокоэффективными адсорбентами. В качестве адсорбентов могут выступать разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью: пористый уголь, силикагели, цеолиты, а также некоторые другие группы природных материалов и синтетических веществ. Обработка воды адсорбентами позволяет удалить из воды вещества, которые придают ей привкусы и запахи. Очистка воды через угольные фильтры тоже решает вопрос чистоты питьевой воды. Люди используют фильтры для сигарет, которые задерживают частицы дыма и часть никотина и этим уменьшают вредные воздействия этого яда на организм. Один из новых подходов к утилизации вредных веществ – их переработка в адсорбенты, последующее использование которых ориентировано на решение экологических проблем промышленно-насыщенных регионов.

Реактивы и оборудование:

• медь;
• концентрированная азотная кислота;
• активированный уголь;
• конические колбы (3);
• пробки (2);
• пробка с газоотводной трубкой.

Пошаговая инструкция

Приготовим три колбы: две с пробками и одну - с газоотводной трубкой. В колбу с газоотводной трубкой добавим и нальем концентрированную азотную кислоту. Интенсивно выделяется бурый газ – диоксид азота. «Разольем» его по двум колбам и закроем пробками. Через некоторое время, убедившись, что системы герметичны, в одну из колб добавляем таблетки .

Пояснение процесса

Спустя несколько минут в колбе с таблетками будет постепенно исчезать: его адсорбирует активированный уголь. Адсорбция - это процесс поглощения газов, паров, веществ из раствора или газовой смеси адсорбентом (поверхностным слоем жидкости или твердого тела). Хорошим «поглотителем» является активированный уголь. В зависимости от технологии изготовления поверхность одного грамма угля может иметь площадь около 1500 м². Активированный уголь широко используется в медицине и промышленности для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Меры предосторожности

В опыте используются ядовитые вещества. Не повторяйте эксперимент дома.

Внимание! В эксперименте использованы токсичные и опасные для здоровья вещества. Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно.