물리화학실험 - 등온 흡착 결과

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물리화학실험 - 등온 흡착 결과에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

l/g,CH3COOH) =
ex] 1번 시료
x(mol/g,CH3COOH) = = 0.0048(mol/g,CH3COOH)
▷각 농도에 대한 흡착율의 역수 <>
각 농도에 대한 흡착율의 역수 =
ex] 1번 시료
각 농도에 대한 흡착율의 역수 = = 104.1667
table 6. 최소자승법
200ml 아세트산의 농도(x)
각 농도에 대한 흡착율의 역수(y)
x2
xy
0.5
104.1667
0.25
52.0834
0.25
89.2857
0.0625
22.3214
0.175
70.0000
0.0306
12.2500
0.125
69.4444
0.0156
8.6806
0.085
42.5000
0.0072
3.6125
0.045
34.6154
0.0020
1.5577
0.0156
33.9130
0.0002
0.5290
0합계
1.1956
443.9252
0.3681
101.0346
기울기: m===153.834
y절편: b= ==37.143
여기서 K, k,을 [c/(x/w)]=(1/k)+c/=(1+kc)/K에 의해 구하면
=153.834x + 37.143
Nm = 0.0065 k = 4.1417 K = 0.0269
농도(c)
0.5
0.25
0.175
0.125
0.085
0.045
0.0156
실험값(x/w)
0.0048
0.0028
0.0025
0.0018
0.0020
0.0013
0.00046
계산값(x/w)
0.0043
0.0033
0.0027
0.0022
0.0017
0.0010
0.00039
table 7. 실험값과 계산값
▶DISCUSSION◀
이번 실험은 활성탄을 아세트산 수용액에 넣고 수시간 방치하여 흡착이 일어나는 것을 확인하는 실험이었다.
이 실험의 목적은 유기산의 활성탄 표면에서의 흡착 성질을 알아보기 위한 것이었다. 등온흡착식에는 Langmuir 등온흡착식과 Freundlich 등온흡착식, 그리고 BET 등온흡착식이 있는데 우리는 이번 실험에서 Langmuir의 등온 흡착식을 이용하여 실험을 하였다.
Langmuir 등온흡착식이 성립하려면 다음과 같은 조건을 성립할 때이다.
①촉매인 고체의 표면의 흡착자리는 전부가 균일하다.
②흡착분자간의 상호작용은 무시된다.
③빈자리들은 흡착되는 분자에 대해 균등하다.
④각 자리에 올 수 있는 흡착분자는 하나이다.
그러나 실험에서 나온 결과값을 보면 Langmuir식과 잘 맞지 않는다. 이것은 아마도 아세트산이 활성탄에 흡착될 때 아세트산 분자간의 상호작용이 있었거나, 활성탄의 표면의 흡착자리가 불균일하였거나, 빈자리에 아세트산 분자가 하나만 오지 않았을 것이라고 추측할 수 있다.
이번 실험은 오차율을 구하지는 않았지만 그래프가 직선으로 나오지 않았고, 계산식과 실험식의 차이를 보면 약간의 오차가 있었던 것 같다.
이번 실험에서의 오차의 원인으로는 첫째로 적정할 때의 오류이다.
먼저 표준용액으로 쓰인 NaOH 가 조해성과 흡습성이 있어서 정확한 표준용액이 되지 않았을 것이다. 그리고 0.1N NaOH로 적정할 때, 시료의 색깔이 엷을 자주색일 때가 ‘평형’의 순간인데 그 순간을 포착하기가 어려웠다.
그리고 적정을 할 때 용기가 부족해서 용기를 수돗물로 씻고 오븐에 넣었다가 사용을 하였지만 그 중엔 물기가 채 가시지 않은 것도 있었다. 이러한 점도 오차의 한 원인으로 작용하였을 것이다.
두 번째로는 아세트산과 활성탄에서의 평형이다.
활성탄과 아세트산의 평형에 있어서 그 정도를 확인 할 수가 없었던 점도 하나의 오차 원인이 될 수 있다. 우리는 실험하기 일주일 전에 미리 시약을 만들어 일주일정도 방치 시켰지만 결과값을 보면 흡착이 잘 이루어졌다고 할 수는 없었다.
세 번째로는 수 시간 방치한 활성탄과 아세트산 용액을 거름종이로 거를 때이다. 각 용액을 적정하기 위해서 용액 위에 떠있는 고체를(활성탄 조각) 걸러야 한다. 그래서 거름종이로 각 용액을 걸렀는데 그때 산의 손실이 일어났을 수 있다.
네 번째로는 실험기자재의 문제가 있을 수 있다.
실험할 때 플라스크를 밀봉할 때 파라필름으로 밀봉하였는데 그 과정에서 소량의 공기가 불순물로 들어갔을 수 있다. 그래서 우리가 원하는 액체와 고체의 흡착이 아닌 고체와 기체의 흡착이 일어났을 수 있다. 그러나 일단 활성탄이 아세트산 용액에 완전히 담겨져 있었고, 그렇게 들어가는 공기의 양 역시 무척 적을 것이므로 무시할 수 있다고 보인다.
다섯 번째로는 시료의 문제이다.
실험책에서 보면 활성탄은 깨끗하고 완전히 건조한 것이어야 하고, 소수점 아랫자리까지 정확히 무게를 재야 한다고 나와있었다. 하지만 활성탄을 실험에 사용하기 전에 그냥 실험실에 있었던 것을 사용하였고, 무게도 아주 정확히 측정하지는 못하였다.
그리고 아세트산 용액의 농도도 정확하지 않았을 수 있다. 용액을 만들 때 사용한 용기(비커 혹은 메스실린더)에 따라서 사용한 증류수의 양이 달라지기 때문이다.
이 실험에서는 figure 8.을 보면 알 수 있듯이 농도가 증가할수록 흡착율이 증가하는 것을 알 수 있었다.
4.REFERENCES
1. 신형식, “화학공학 기초실험 (Laborotory Manual)", 1st Edition, 전북대학교, 화학공학부, 전주, chapter 10
2. 김광진, “동아대백과 사전”, 3rd Edition, vol. 30, 동아출판사, 1985, pp 461
3. 김진일, “유기단위공정”, 2nd Edition, 보성문화사, 1993, pp325-326
4. 최규원, “분석화학”, 1st Edition, 박영사, 1992, pp.479-482
5. Gorden M. Barrow, "Physical Chemistry", 5th Edition, McGraw-Hill Inc., 1988 , pp427-436
6. P.W.Atkins, "Physical chemistry", 4th Edtion, Oxford, 1990, pp885-890
7. 물리 화학 실험, 권오천, 형설출판사, 1983, pp 114～116
8. 물리 화학, P.W.ATKIS, 청문각, 1994, pp 946～948
9. 물리화학 및 실습, 성주경, 형설 출판사, 1992, pp 290～291

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흡착성질,   등온 흡착 결과,   물리흡착