Anorganisch-chemische Versuche

23.04.2008
Versuchsprotokoll 10
8. Einfache physikalisch-chemische Versuche
o
8.1 Stoffverteilung in 2 Phasen I: Adsorption an Aktivkohle
8.1 Einführung
Zwischen fluiden (flüssig/gas) Phasen und den Oberflächen von festen Phasen kann es zu
Verteilungsgleichgewichten kommen. Da auf die Atome der Oberflächen, Kräfte wirken, welche nach
Innen gerichtet sind. Diese Kräfte jedoch sind nach Außen nicht gesättigt und ziehen andere Moleküle
an. Bindungen an der Oberfläche bezeichnet man als Adsorption, wogegen Bindungen mit dem
Inneren einer Phase also Absorption bezeichnet werden.
Adsorptionsmittel = Adsorbens
Adsorbierte Substanz = Adsorbat
Je größer die Oberfläche des Adsorbens umso mehr Adsorbat kann gebunden werden. Das Adsorbens
ist gesättigt, wenn die Oberfläche vollständig besetzt ist. Das heißt keine zusätzliche Adsorption, egal
ob man die Konzentration des Adsorbates erhöht. Der Zusammenhang zw. Konzentration an Adsorbat
in der fluiden Phase und der adsorbierten Menge bei konstanter Temp. nennt man
Langmuirsche Adsorptionsisotherme
Mathematisch ausgedrückt:
a = amax c 7
a: Adsorbierte Stoffmenge
k+c
amax: Maß für die Zahl d. Bindungsstellen an der Oberfläche
k: Stärke der Bindung zw. Adsorbat & Adsorbens
Adsorption und Desorption liegen im Gleichgewicht vor. Desorbtion bedeutet das Ablösen des
Adsorbates vom Adsorbens. Adsorption ist eine exotherme Reaktion, also wird bei hohen Temp. die
Desorption begünstigt.
8.1 Experimentelle Durchführung
Chemikalien: Aktivkohle, entionisiertes Wasser, 2 N Essigsäure, 0,1 N NaOH, Phenolphthalein- Lsg. in
Ethanol
Materialien: Bürette, Pipetten, Erlenmeyerkolben, Stopfen, Waage, Spatel, Filter, Filterpapier,
Man stellt aus der 2 N HOAc eine Verdünnungsreihe mit den Konzentrationen 2; 1; 1/2; 1/4; 1/8;
1/16;1/32 und 1/64 N her. Man gibt genau 2* 50 ml der Maßlsg. in trockene Kolben. In einen werden
noch genau 50 ml ent. Wasser gegeben und homogenisiert. Mit dieser Lsg. aus dem Kolben wird
immer weiter so verfahren um die anderen Konzentrationen her zu stellen. Von der Lsg. mit einer
Konzentration von 1/64 wird eine Kontroll- Titration durchgeführt. Zu jeder der 8 Lsgg. wird nun 1 g
Aktivkohle die zuvor abgewogen wurde gegeben. Die Lsgg. werden nun ca. 10 min geschüttelt.
Danach wird die Aktivkohle wieder abfiltriert. Also erfolgt das Ablösen des Adsorbates vom Adsorbens,
auch Desorption genannt. Nun werden die 8 Lsgg. jeweils 2 mal alkalimetrisch mit NaOH gegen
Phenolphthalein titriert. Aus den Ergebnissen wird der Mittelwert gezogen.
8.1 Ergebnisse und Schlussfolgerung
Tabelle (1)
2ml
2ml
5ml
5ml
10ml
10ml
20ml
20ml
20ml
c
2N
1N
½N
¼N
1/8 N
1/16 N
1/32 N
1/64 N
Kontrolle
ml-Verbrauch(1)
36,4
18,25
21,7
10,4
9,5
4,1
3,6
1,5
2,9
28
Mittelwert
36,4
18,15
21,775
10,4
9,55
4,1
3,6
1,55
2,9
ml-Verbrauch(2)
36,4
18,05
21,85
10,4
9,6
4,1
3,6
1,6
2,9
23.04.2008
Versuchsprotokoll 10
Tabelle (2)
c( HOAc)0
2,0 mol/l
1,0 mol/l
0,5 mol/l
0,25 mol/l
0,125 mol/l
0,0625 mol/l
0,03125 mol/l
0,015625 mol/l
Kontrollle:
1/64 mol/l
n(HOAc)0
100 mmol
50mmol
25mmol
12,5 mmol
6,25 mmol
3,125 mmol
1,5625 mmol
0,78125 mmol
0,78125 mmol
n(HOAc)Gl.gew.
91 mmol
45,375 mmol
21,775 mmol
10,4 mmol
4,775 mmol
2,05 mmol
0,9 mmol
0,3875 mmol
0,725 mmol
n(HOAc)ads.
9 mmol
4,625 mmol
3,225 mmol
2,1 mmol
1,475 mmol
1,075 mmol
0,6625 mmol
0,39375 mmol
c(HOAc)Gl.gew.
1,82 mol/l
0,9075 mol/l
0,4355 mol/l
0,208 mol/l
0,0955 mol/l
0,041 mol/l
0,018 mol/l
0,00775 mol/l
Diagramm (1)
Langmuirsche Adsorptionsisotherme
n(HOAc)ads.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
c(HOAc)Gl.
gew.
Da unsere Kurve keiner Sättigungskurve entspricht ist es nicht möglich den Wert a max abzulesen und somit
auch k zu bestimmen. Das unsere Kurve so ungenau ist, liegt vermutlich an der selbst erstellen
Verdünnungsreihe oder an der Menge der Aktivkohle die hinzu gegeben wurde. Oder auch durch ungenaues
arbeiten beim Titrieren.
Literatur:
H.Fleischer Praktikum Chemie für Biologen: Anorganische, Organische und Physikalische Chemie,
Mainz, 2004
29