[물리화학실험 A+]유기산의 흡착

소개

"[물리화학실험 A+] 유기산의 흡착"에 대한 내용입니다. 계산 과정을 참고하시면 도움이 될 것입니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Purpose
4. Principle
5. Reagents & Apparatus
6-1. Procedure(예비)
6-2. Procedure(결과)
7. Data sheet
8. Result
9. Discussion
10. Reference

본문내용

1. Title
유기산의 흡착

2. Date
실험일: 2024.05.13 (월), 2024.05.20 (월)

3. Purpose
일정한 온도에서 활성탄에 의한 유기산의 흡착량을 결정하고 Langmiur의 흡착등온식에 적용한다.

4. Principle
1) 흡착은 수용액 내의 용질을 흡수하는 것이고, 흡수는 용액을 흡수하는 것이므로 흡착에 의해서는 용액의 농도 변화가 생기게 된다. 흡착은 물질 표면에서 일어나는 현상으로 화학적 흡착과 물리적 흡착으로 나뉜다.
물리적 흡착은 흡착제 표면과 흡착 분자 사이에 반데르발스 상호 작용이 이루어져 다분자층을 이루고, 흡착에 의해 발생하는 에너지는 응축 엔탈피와 같다. 분자 간 결합이 끊어지지 않으므로 탈착이 가능해 가역성을 갖는다.
화학적 흡착은 화학결합이 이루어져 단분자층을 이루고 흡착 에너지가 상당히 크다. 분자 간 결합이 끊어지므로 비가역성을 갖는다.
흡착력은 표면적, 온도와 관련되어 있다. 표면이 거친 고체가 매끄러운 액체보다 표면적이 커 흡착량도 크고, 온도가 증가하면 흡착량은 감소한다.
묽은 용액에서 고체 표면의 흡착은 Langmuir 등온흡착식을 적용하여 구할 수 있다.
x/ω=Nkc/(1+kc)=Kc/(1+kc) (Nk=K)
위 식에서 x는 흡착된 용질의 몰수, ω는 흡착제의 무게, N은 단분자막에 대한 포화값, k는 상수, c는 평형농도, K는 상수이다.
비흡착(x/ω)는 흡착제의 단위 질량 당 흡착된 용질의 양으로 이 값은 포화점에 이를 때까지 용질의 전체 농도에 의존한다. 위 식의 상수를 결정하기 위해 역수를 취하고 c를 곱해주었다.
c/(x/ω)=(1+kc)/Nkc∙c=1/Nk+c/N=1/K+c/N
위 식에서 c와 c/(x/ω)를 그래프로 도시하면 직선을 얻을 수 있다. 여기에서 얻은 상수를 처음 식에 대입해 x/ω를 구한다.

2) 흡착
흡착은 원자나 분자가 고체 표면에 달라붙는 것을 말하며 이 역과정은 탈착이라고 한다. 흡착되는 물질은 흡착질, 흡착되는 자리를 제공하는 물질을 흡착제 또는 기질이라고 하며 흡착은 표면에서 일어난다.

참고자료

· 물리화학, Peter Atkins, 교보문고, 2020년, p774-776
· https://en.wikipedia.org/wiki/Activated_carbon, 활성탄
· http://www.daemyungchem.co.kr/shop/goods/goods_view.php?goodsno=272&category=006001
· 물리화학, Peter Atkins, 교보문고, 2020년, p782
· 물리화학, Peter Atkins, 교보문고, 2020년, p785
· 이승한 외 4인(2017). 폐수 내 인 흡착 제거를 위한 제강슬래그와 활성탄 비교. 대한 환경 공학 회지. 39(5). 305
· https://en.wikipedia.org/wiki/Adsorption#Silica_gel, 흡착제