Opinpolku 4
Adsorptio ja etikkahapon tarkistaminen
Työn tarkoitus:
Tässä opinpolussa tutustutaan yksikköprosessiin adsorptio ja sekoitus, sekä neutralointi.
Adsorptio on fysikaalinen prosessi, jossa kaasumainen aine (tai neste) muodostaa ohuen kalvon kiinteän aineen pintaan.[1] Tyypillisin esimerkki adsorption hyötykäytöstä on aktiivihiilisuodatin.[2] Aineen pinnassa olevat atomit ja molekyylit eivät ole kaikilta tahoilta viereisten atomien tai molekyylien ympäröimänä, ja siksi niillä on käyttämättömiä valenssi- tai muita vetovoimia, joilla ne voivat kiinnittää vieraita molekyylejä. Adsorption voimakkuus riippuu sekä adsorboivasta aineesta että adsorboituvasta aineesta. Huokoiset ja hienojakoiset aineet adsorboivat usein hyvin johtuen suuresta pinta-alasta. Zeoliiteilla voidaan poistaa hiilidioksidia kaasusta ja sinkkioksidilla (ZnO) rikkivetyä (H2S), jolloin muodostuu sinkkisulfidia (ZnS). Adsorptio voi olla fysikaalista tai kemiallista riippuen siinä vaikuttavista voimista ja syntyvistä sidoksista. Kemiallista adsorptiota kutsutaan kemisorptioksi ja fysikaalista adsorptiota fysisorptioksi.
(tiede) Ohuen neste- tai kaasukalvon muodostuminen kiinteän aineen pintaan.
Prosessi, jossa kiinteän tai nestemäisen aineen pintaan kiinnittyy atomeja, molekyylejä tai ioneja liuoksesta tai kaasusta, jonka kanssa se on kosketuksissa
Esimerkkejä adsorptiosta ja sekoitusprosessista teollisudessa:
1. Menetelmän periaate
Homogeenisessa aineessa molekyyliin vaikuttavat viereisten saman aineen molekyylien veto- ja poistovoimat, joiden vaikutukset kumoavat toisensa. Sen sijaan kahden faasin rajapinnassa olevaan molekyyliin vaikuttavat rajapinnan kummallakin puolen eri molekyylien veto- ja poistovoimat, jotka eivät yleensä kumoa toisiaan. Näistä voimista johtuvat mm. pintajännitysilmiö ja vieraiden aineiden molekyylien kiinnittyminen eli adsorptio rajapintaan. Täten esim. kaasut ja liuoksessa olevat liuenneet aineet adsorboituvat kiinteän aineen pintaan. Sellaisilla huokoisilla aineilla, joilla on suuri pinta, on kyky adsorboida huomattavan suuriakin ainemääriä. Aine adsorboituu yleensä vain yhden tai korkeintaan muutaman molekyylin paksuiseksi kerrokseksi.
Adsorptio noudattaa yleensä Langmuirin adsorptioisotermiä
2. Välineet
Hioksella varustettuja erlenmeyrkolveja, 100 ml
Byretti
Pipettejä
Ravistelija
3. Reagenssit
Hiilijauhe
Etikkahappo
Natriumhydroksidiliuos, 0,1M ja 0,02 M
Fenoliftaleiini
Työnsuoritus:
Valmistin ensin tarvittavan NaOH:in
NaOH:in valmistus: 250ml NaOH = 0,1M
M = 40,01g/mol
V = 250ml = 0,25l
C = 0,1mol/l
m = C*V*M
0,1mol/l*0,25l*40,01g/mol=1,003g …
Tämän jälkeen punnitsin kuivaa kaliumvetyftalaattia jonka tarkoituksena on tarkastaa NaOH:in väkevyys eli konsentraatio.
Tulokset: 1: 0,3077g 2: 0,3455g 3: 0,3277g
Lämmitin ionisoitua vettä 400ml dekantterilasissa ja lisäsin 50ml mittalasilla jokaiseen erlenmeyerkolviin. sekoitin kunnes suola oli liuennut täysin. Tämän jälkeen annoin liuoksen jäähtyä huoneen lämpöiseksi.
Tässä välin täytin 25ml byretin valmistamallani NaOH:illa. Sitten lisäsin 3 tippaa fenoliftaleiinia erlenmeyer nro.1 ja aloitin titrauksen. Fenoliftaleiini toimii indikaattorina ja osoittaa värimuunnoksella titrauksen päätepisteen. Ja sama 2 ja 3 erlenmeyerille.
KHC8H4O4 + NaOH → KNaC8H4O4 + H2O
(happo) + (emäs) (suola) + (vesi)
Etikkahappoliuoksen laimentaminen ja pitoisuuden tarkistaminen NaOH:lla
Seuraavaksi valmistin 0,25M etikkahappoliuosta (CH3COOH), jonka pitoisuus tarkistettiin titraamalla kohdassa 1) tarkistetulla natriumhydroksidiliuoksella. indikaattorina eli värimuunnosaineena käytin 0,1% fenoliftaleiini-liuosta. Kyseessä on ns. happo-emäs-titraus jossa suolahappo neutraloidaan emäksisellä NaOH-liuoksella. Reaktioyhtälö on:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
(happo) (emäs) (suola) + (vesi)
Laskin tarvittavan väkevän CH3COOH-liuoksen määrän ja tein vaaditun laimennuksen siten, että laimean 0,25M CH3COOH-liuoksen lopullinen määrä on 100 ml
Tämän jälkeen kun tarkastukset on tehty jatkan punnitsemalla kuuteen numeroituun hiokselliseen 100ml:n erlenmeyeriin kuhunkin 500mg hiilijauhetta.
Sitten lisäsin 50ml:n byretin avulla erlenmeyereihin puhdasta vettä seuraavasti:
jonka jälkeen..
Lisäsin tarkistettua etikkahappoa erlenmeyereihin seuraavat määrät:
1) 2 ml, 2) 2,5 ml, 3) 3 ml, 4) 3,5 ml, 5) 6 ml ja 6) 10 ml.
Erlenmeyerit suljin tulpilla ja siirsin noin 30 min ajan ravistelijaan mihin kiinnitin pullot.
Aikansa heiluttua otin pullot irti ja aloitin suodattamisen, jokainen erlenmeyeri suodatettiin/tyhjennettiin omaan puhtaaseen pulloon suppiloa apunakäyttäen:)
Tämän tehtyä otin 20ml:n täyspipetillä kaksi erää kaikista pulloista näytettä tulevaa titrausta varten.
Tässä välin laskin ja valmistin 0,02M NaOH:in
V1=C2*V2\C1 V1= 0,02M*100ml\0,1M = 20ml
V1=20ml
Eli: 100ml pulloon: 20ml 0,1M NaOH ja ionisoituavettä mittaviivaan asti.
Täytin pyretin 0,02M NaOH:illa ja aloitin titrauksen lisäämällä ensin
indikaattorina toimivaa fenoliftaleiinia kolme tippaa.