자연과학 다운로드 물리화학실험 다운로드 활성탄에 의한 아세트산의 흡착 Down

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 문서자료 (자연과학 활성탄에 의한 아센트산의 흡착).zip

자연과학 다운로드 물리화학실험 다운로드 활성탄에 의한 아세트산의 흡착

[자연과학][물리화학실험] 활성탄에 의한 아세트산의 흡착

실험제목 :
활성탄에 의한 아세트산의 흡착

조 :
학 번 :
이 름 :

1. 실험목적
흡착에 대한 과정을 이해하고 수용액으로부터 아세트산이 활성탄에 흡착될 때 흡착 등온선(adsorption isotherm)을 그려본다.

2. 이 론
(1) 아세트산의 흡착
1) 흡착
접촉하고 있는 기체나 용액을 고체의 표면에 달라붙게 만드는 성질을 흡착이라고 한다. 표면으로 끌리는 물질을 피흡착질(adsorbate)이라고 하고 물질이 붙는 고체는 흡착제(adsorbent)라고 한다.

2) 흡착의 종류
물리흡착과 화학흡착이 있다.
물리흡착은 반데르발스 힘에 의해 일어나고 기상에서 상대적으로 많다.
화학흡착은 이온결합, 공유결합으로 일어나며 액상에서 상대적으로 많다. 화학흡착은 대체적으로 단분자층만을 형성하게 된다.

3) 흡착등온선
주어진 온도에서 용액 내의 농도와 단위 질양의 흡착제에 흡착 되는 용질의 양 사이의 평형관계를 흡착등온식이라고 한다.
실험을 하게 될 액상흡착에서 흡착에 영향을 주는 요인으로는 흡착제와 용질의 성질, 흡착제의 표면적, 용질의 농도, 온도 등이 있다.
흡착식은 BET형, Henrt형등 여러 가지가 있는데 실험에서는 프로인드리히와 랭뮤어의 흡착등온선에 대해서만 다루도록 한다.
프로인드리히의 흡착등온선은 일정온도에서 고체 흡착제와 평형에 있는 용액에서의 피흡착질의 농도(C)와 흡착제의 질량(m)과, 흡착제에 흡착되는 피흡착질의 질량(x) 사이의 관계식을 나타내주는 식이다.

x 〓 흡착된 피흡착질의 무게(g)
m 〓 흡착제의 무게(g)
c 〓 평형에서의 용질의 농도(mol/L)
k,n 〓 상수

k는 반응의 크기로 생각하면 되고 n은 말 그대로 상수이다. n은 그 의미가 조금 애매해서 프로인드리히 흡착등온식은 경험식이라고도 일컫는다.

이론적 의미를 알기 위해서 랭뮤어의 흡착등온식에 대해 알아보자.
일단, 랭뮤어의 흡착등온식은 단분자층의 물리화학 흡착에만 잘 들어맞는 식이기 때문에 아세트산과 활성탄은 단분자층만 형성하고 분자강 상호작용이 없다는 가정을 한다.

a 〓 포화흡착량에 관계하는 상수
b 〓 흡착열에 관계하는 상수

고체 표면 중 이미 용질분자가 흡착하고 있는 부분을 , 피흡착질 분자가 아직 흡착하고 있지 않은 부분을 (1-)라 놓으면 용질 분자의 흡착 속도는 aC(1-), 탈착속도는 a`이다. 흡착제와 피흡착질을 섞어 놓은 후 어느 정도 시간이 지나면 흡착 평형 상태가 된다.
1g당 표면적을 s로 놓고 mg 고체의 전표면적을 ms로 놓으면 대신에 쓸 수 있다.
이 식에서 b〓a/a`(포화흡착량에 관계하는 상수)로 썼다.
그림1. 랭뮤어의 흡착등온선

랭뮤어의 흡착등온선을 도식화하면 보통 그림1과 같은 모양의 결과를 얻을 수 있다.

4) 활성탄
활성탄소를 줄여서 활성탄이라고도 한다.
이름에서 알 수 있듯 대부분이 탄소로 되어 있고 유기 화합물에 대한 흡착력이 크다. 탄소로 이루어진 물질에 미세공을 발달시켜서 흡착력을 배가시킨 물질이다.

5) 흡착량에 영향을 주는 요인

흡착량 변화 요인
흡착물질 증가 조건
pH
낮은 pH
이온화와 극성
큰 이온화도와 작은 극성
농도
높은 농도
용해도
소수성
분자구조와 표면장력
방량족 화합물, 작은 표면장력
분자량
큰 분자량
흡착제 입경
작은 입경

실험에선 농도와 흡착제와의 관계만을 다루기 위해 나머지는 전부 같은 조건에서 실행한다.
3. 실험방법
▲ 6개의 250ml 삼각플라스크에 흡착제로서 약 2g씩의 활성탄을 넣고 1-6의 번호를 붙인다. 활성탄은 무게를 mg단위까지 평량한다.

플라스크번호
HAc(ml)
증류수
전체부피(ml)
1
100
0
100
2
50
50
100
3
25
75
100
4
15
85
100
5
10
90
100
6
5
95
100
▲ 100


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11074027&sid=leesk55&key=



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