(실험레포트)활성탄에 의한 유기산흡착 레포트

(실험레포트)활성탄에 의한 유기산흡착 레포트

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본문 평형의 결정. 수용액에서 활성탄에 의한 유기산의 흡착. 1. 목적 이 실험의 목적은 일정한 온도에서 용질농도의 함수로 수용액과 활성탄 표면 사이에서의 유기산의 평형분배를 결정하기 위한 것이다. 2. 이론 흡착은 표면현상인데 흡착에 의하여 다량의 기체나 액체로부터 물질이 물리적 혹은 화학적 힘에 의하여 표면에 붙어 있다. 흡착은 고체나 액체의 표면에서 일어나는데 표면의 종류와 흡착에 작용하는 힘의 형태에 따라서 흡착된 분자들이 한층 혹은 여러층을 만든다. 흡착의 범위는 표면의 형태뿐만 아니라 그 자체의 표면적에 따라 달라지므로 어떤 주어진 물질에 대한 표면적이 크면 클수록 흡착이 많이 일어난다. 액체는 표면이 매끄러우므로 고체에 비하여 그 흡착력이 한정된다. 고체는 잘게 나누어지는 물질이고 그런 물질은 그람당 1,000평방미터나 그 이상의 면적을 가진다. 가장 유용한 고체흡착제 중에는 실리카겔(SiO2)와 활성탄이 있다. 이 물질들은 아주 잘게 나누어질 수 있어서 흡착할 수 있는 표면적이 아주 크다. 대부분의 고체들은 다량의 기체와 액체용액의 용질을 흡착하는 특성을 가지고 있다. 종종 이 작용은 흡착제와 흡착물에 대하여 모두 고유한 특성이다. 일반적으로 흡착이 고유하고 많은 열(흡착물 몰당 40kJ 이상)을 내보내면 그 과정을 화학흡착이라고 부른다. 만약 흡착이 비고유하고 흡착되는 물질의 증발열에 비하여 작은 양의 열만이 나온다면 이 과정은 물리흡착이다. 그 이외에 다른 흡착특성들 즉 온도, 전체농도의 의존도와 가역성 등이 화학적 흡착과 물리적 흡착을 구별하는데 종종 이용된다. 고체 표면의 흡착력은 흡입된 물질의 양(혹은 몰수)과 흡착제의 단위질량당 흡착면적 측정으로 결정된다. 보통 흡착제의 단위질량당 용액에서 흡착된 용질의 양은 포화점에 이를 때까지 용질의 전체 농도에 의존한다. 또한 주어진 용질 전체 농도에서는 흡착제의 단위 질량당에 흡착된 양은 온도가 증가하면 감소한다. 만약에 흡착이 물리흡착이라면 흡착은 가역적이어서 흡착제를 평형용액에서 제거시켜 낮은 농도의 용액으로 옮기면 용질이 흡착제의 표면에서 떨어져서 새로운 평형을 만든다. 흡착이 화학흡착이라면 이와 같은 가역과정은 일어나지 않는다. 흡착현상을 설명하기 위한 여러 가지 다른 방정식들이 제안되었다. 일정한 온도에서 측정의 제한된 범위에서는 용질 전체 농도의 log에 대한 比吸着의 log의 자료점들은 좋은 직선이 된다. 그렇지만, 그런 실험적인 표시(Freundlich 방정식)는 제한된 가치밖에 없어서 관찰한 흡착현상의 물리적인 중요성을 거의 나타내지 않고 보다 묽거나 진한 용질 농도로 외삽하면 신빙성이 거의 없다. 그렇다 하더라도, 이와 같은 그림은 다수의 계에 대한 흡착데이타를 표시하기 위해 사용되고 있다. 많은 계의 일정온도 흡착현상에 대한 더 좋은 식은 Langmuir등온흡착식인데 흡착과정의 이론적 기초를 동시에 가지고 있다. 묽은 액체 용액에서 고체 표면 흡착에 적용할 수 있는 이 방정식은 다음과 같다. (x/w)=Nmkc/(1+kc)=Kc/(1+kc) (1) 여기서 x는 용액의 농도가 c인 용질이 평형상태에서 흡착제 wg에 의해 흡착된 용질의 몰수이다(무게/분자량). 흡착 방해물이 없을 때는 상수 Nm의 이런 간단한 해석은 Langmuir등온흡착식에 따르는 많은 계에 대해서도 타당하다고는 할 수 없다. 상수 K는 모든 입자간 방해를 무시할 수 있는 매우 묽은 농도 범위에서는 농도와 비흡착(x/w)과를 관련지워 준다. 다른 온도에서 등온흡착을 측정하면 K가 온도에 따라 변하는 것을 알 수 있는데 이 K를 흡착계에 고유한 흡착에너지와 관계지울 수 있다. 흡착의 열역학이론에 의하여 절대온도의 역수(1/T)에 대해 logK를 도시하면 간단한 흡착계에 대하여 직선이 얻어지고 이런 성질은 많은 경우에 나타난다. 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 흡착, 표면, 용질, 고체, 물질, 흡착제