溶液吸附法测定固体比表面积

1、实验五溶液吸附法测定固体比表面积一、实验目的了解Langmuir吸附理论及溶液法测定比表而积的基本原理二、实验原理比表面积是粉末及多孔性物质的一个重要特性参数。它在催化、色谱、环保及纺织等生产和科研部门有 着广泛的应用。测定比表而积的方法有电子显微镜法、色谱法及BET法。常用BET法（又分静态法和动态法），但仪器及数据处理复朵是其缺点。而本法所用仪器简单，操作方便。木实验采用亚甲蓝染料水溶液吸附法测定硅胶的比表而积，亚甲蓝具有很强的吸附倾向，可被大多数固体物质吸附，在一定条件下为单层吸附，该吸附具有Langmuir吸附特征。根据Langmuir理论，当吸附达饱和时，吸附质（亚甲蓝）分子铺满整个

2、吸附剂（硅胶）表面而不留下 空位。此时，单位质量的吸附质分子所占的面积就等于被吸附的吸附质的分子数与每个分子在表而层所占而 积的乘积。通常通过测定吸附质的重量而求得吸附质分子数。按下式计算吸附剂的比表而积 S （m2/g）:S二 r NaA/ r M5-1式中：M为吸附质分子量（亚甲蓝的分子量为373. 88 ） , Na为阿弗伽德罗常数（6. 0222 X1023） , r为吸附剂的质量（g） , r为吸附达饱和时吸附质的质量（g） , A为 吸附质（亚甲蓝）分子吸附投影面积。亚甲蓝易溶于水呈天蓝色，在空气中较稳定，不易受吸附剂酸碱性的影响。亚甲蓝水 溶液在445nm和 665nm处具有吸收

3、峰，用紫外分光光度计测定吸附前后溶液吸收度值的变化，求出。由于亚甲蓝分子具有矩形结构，分子长16.0 ?,宽8. 4 ?,最小的宽度为4. 7 ?,如下图所示：它吸附于吸附剂上有三种取向，平面吸附投影面积为135 ?,侧而吸附投影面积为75 ?端积吸附投影面积为39.5 ? 因此，对于不同吸附剂或同种吸附剂的不同条件，吸附取向不同，投影面积也不同，测得的A也不同。所以实验时要严格控制实验条件的一致。通常用已知比表面积的样品，实验测得r和r用上式反求Ao三、仪器和试剂水浴振荡器亚甲蓝硅胶蒸饰水四、实验操作1 配制0. 05mg/ml亚甲蓝标准液的配制水为溶剂。2. 硅胶比表而积的测定精密量0.

4、05mg/m 1亚甲蓝标准液15ml加入50ml具塞三角瓶中，共三份，然后准确 称未知硅胶15mg 加入，盖塞，在振荡器上振荡2小时，静置后取滤液稀释4倍，加水稀释至刻度。以蒸镯水为空口分别测定溶液的吸收度，按标准曲线计算溶液浓度。3. 亚甲蓝吸附投影而积的测定除样品用己知比表而积的微粉硅胶，其余操作和步骤2致。将己知比表面积S和测得的r和r。代入式s二严Naa/ rM求得a值。4. 亚甲蓝标准曲线的绘制用水稀释得到分别浓度为2. 5 P g/ml, 5卩g/ml, 7. 5 P g/ml, 10卩g/ml, 12. 5卩g/ml,15卩g/m的溶液，以蒸镭水为空白分别测定溶液吸收度，以吸收度

5、值对溶液浓度（卩g/m）进行直线拟合，得拟合直线方程。五. 实验数据及处理1.亚甲蓝标准曲线的绘制：665nm下，亚甲蓝各浓度下的吸光度值如下表所示。浓度(卩 g/ml)A665A665A665AVEA445A445A445AVE2.50. 5840.5840. 5830. 5840. 0070. 0060. 0060. 00651. 1091. 1101. 1101. 1100. 0120.0120.0120. 0127.51. 5931. 5951.5971. 5950. 0190.0190.0190. 019102. 0272.0272.0282. 0270. 0270. 0270. 0

6、270. 02712.52. 3932. 3912. 3992. 3940. 0340. 0340. 0340. 034153,6452. 6482.6482. 6470. 0400. 0400. 0400. 040以吸收度值均值对溶液浓度进行直线拟合，如下图所示。2.用己知比表而积的微粉硅胶进行A值的计算。原始数据：标准品质量(mg )A665AVEA445AVE15.071.6731.6731.6731.6730. 0270. 0260. 0260. 02615. 31. 5461.5481.5481.5470. 0190.0180. 0180.01815.21. 5821. 5841.

7、5831. 5830. 0170.0180. 0170.017待测品质量(mg )A665AVEA445AVE14.921.6891.6891.6891.6890. 0260. 0260. 0260. 02615.021. 5821. 5831.5831. 5830. 020. 020. 0210. 0215. 191. 5431. 5431. 5431. 5430. 0190.0180. 0180. 018将每个质量下计算的A均值代入亚甲蓝标准曲线，计算亚甲蓝浓度，再根据浓度计算出r值，将己知比表面积S和测得r和代入式s=rrWM求得A值，其中s己知为250m 2/g 。r (mg)A亚甲蓝

8、浓度(卩 g/ml)计算r(mg)计算投影面积A (?2)15. 071.6738. 4330. 2449. 586 MO 1S15.31.5477. 6780. 2898. 208 MO 1S15. 21. 5837. 8910. 2768. 536 M0 ls计算投影面积A的均值为8. 777 X10_ls?2o3.计算所测硅胶的比表而积r (mg)A亚甲蓝浓度(卩 g/ml)计算八(mg)计算S(m 7g)14. 921.6898. 5290. 238225.715. 021.5837. 8940. 276260. 115. 191. 5137. 6510. 291270. 6计算所测硅

9、胶的比表而积为252. 2 m 2/go六、思考与讨论1. 公式5-1的前提条件是什么？木实验所用Langmuir吸附公式的前提是吸附剂表而性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子 吸附一个分子；吸附质被固体物质吸附后为单层吸附；且吸附达到饱和时，吸附质分子铺满整个吸附剂表而 而不留下空位；吸附与脱附处于动态平衡，达到吸附平衡时，吸附速度等于脱附速度；分子在固体表面的凝结速度正比于该组分的分压；吸附质分子之间无相互作用。2. 振荡后吸取上清液为何不能吸上硅胶？实验中计算吸附饱和时吸附质的质量是通过测定溶液中未被吸附的量与总量的差值计算得到的，若是吸 上硅胶，由于硅胶上吸附有亚甲蓝，会使测定的未吸附的吸附质浓度偏大，使结果不准确。3. 比表面积的测定与温度、吸附质的浓度、吸取平衡的时间有什么关系？对于同一吸附质，在不同条件下，吸附取向不同，会影响到吸附投影面积的计算，而影响S值的计算。当温度发生改变时，可能会使吸附取向发生改变，而加入的吸附质浓度过低，或测量时还未 达到吸附平衡，都会影响所得实验结果的准确