固体在溶液中的吸附）

综合化学实验 安徽师范大学 2007年度校级精品课程

1

固体在溶液中的吸附

一 目的要求

1．掌握测量固体在溶液中吸附作用的方法和技能。

2．推算活性碳的吸附量及比表面积。

二 实验原理

吸附能力的大小常用吸附量 Г 表示（有时也用 q） 。吸附量 Г 指每克吸附剂

吸附溶质的物质的量。弗罗因德利希（Freundlich）从吸附量和平衡浓度的关系

曲线得出经验方程：

1

j

n

kc

m

Γ= = g （1）

式中，n 表示吸附溶质的物质的量（mol） ；m 表示吸附剂的质量（g） ；c 表示吸

附平衡时溶液的浓度（mol/L） ；k,j 表示经验常数，由温度、溶剂、吸附质与吸

附剂的性质决定。将式（1）取对数得：

1

lg lg c lg k

j

Γ= + （2）

以lgΓ对 lgc作图可得一直线，由直线的斜率和截距可求得 j 和 k。

实验表明在一定浓度范围内，活性炭对有机酸的吸附符合朗格缪尔

(Langmuir)吸附方程：

KC Γ

1KC ∞ Γ=

+

(3)

式中，Г 表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Г∞表示饱和

吸附量；C表示吸附平衡时溶液的浓度；K为常数。将(3)式整理可得如下形式：

C1 1

C

Γ K Γ ∞∞

=+

Γ

(4)

作 C/Г-C图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求Г∞和常数 K。

如果用醋酸作吸附质测定活性炭的比表面时，按照 Langmuir 单分子层吸附

模型，假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，利用活性炭在醋酸溶液中吸附

作用可测定活性炭的比表面积（S0）。可按下式计算：

S0＝Г∞×6.023×1023

×2.43×10-19

(4)

固体溶解的原理

固体溶解的原理是物质从固体状态转变为溶液状态的过程。在这个过程中，分子之间的相互作用力被打破，固体颗粒被分散在溶剂中，形成均匀的溶液。

固体溶解的过程可以分为以下几个步骤：

1. 吸附：固体颗粒表面吸附溶剂分子，使其表面变得湿润。

2. 分解：固体颗粒在溶剂分子的作用下，分解成更小的粒子，称为分子或离子。

3. 溶解：分解后的分子或离子均匀地分散在溶剂中，形成溶液。

4. 扩散：溶解后的分子或离子在溶剂中扩散，使溶液变得更加均匀。

固体溶解的速率取决于多个因素，包括固体颗粒的大小和形状、溶剂的性质、温度等。在化学反应中，固体溶解常常是反应的第一步，它能够改变反应物的浓度和活性，从而影响化学反应的速率和方向。

综合化学实验 安徽师范大学 2007年度校级精品课程

1

固体在溶液中的吸附

一 目的要求

1．掌握测量固体在溶液中吸附作用的方法和技能。

2．推算活性碳的吸附量及比表面积。

二 实验原理

吸附能力的大小常用吸附量 Г 表示（有时也用 q） 。吸附量 Г 指每克吸附剂

吸附溶质的物质的量。弗罗因德利希（Freundlich）从吸附量和平衡浓度的关系

曲线得出经验方程：

1

j

n

kc

m

Γ= = g （1）

式中，n 表示吸附溶质的物质的量（mol） ；m 表示吸附剂的质量（g） ；c 表示吸

附平衡时溶液的浓度（mol/L） ；k,j 表示经验常数，由温度、溶剂、吸附质与吸

附剂的性质决定。将式（1）取对数得：

1

lg lg c lg k

j

Γ= + （2）

以lgΓ对 lgc作图可得一直线，由直线的斜率和截距可求得 j 和 k。

实验表明在一定浓度范围内，活性炭对有机酸的吸附符合朗格缪尔

(Langmuir)吸附方程：

KC Γ

1KC ∞ Γ=

+

(3)

式中，Г 表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Г∞表示饱和

吸附量；C表示吸附平衡时溶液的浓度；K为常数。将(3)式整理可得如下形式：

C1 1

C

Γ K Γ ∞∞

=+

Γ

(4)

作 C/Г-C图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求Г∞和常数 K。

如果用醋酸作吸附质测定活性炭的比表面时，按照 Langmuir 单分子层吸附

模型，假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，利用活性炭在醋酸溶液中吸附

作用可测定活性炭的比表面积（S0）。可按下式计算：

S0＝Г∞×6.023×1023

×2.43×10-19

(4)

实验目的：

1.了解固体比表面积的测定方法；

2.掌握溶液吸附法的原理和操作步骤；

3.掌握实验数据的处理和结果分析方法。

实验原理：

1.固体比表面积是指单位质量的固体样品所具有的表面积，通常用平方米/克来表示；

2.溶液吸附法是利用气体或液体在样品表面上的吸附作用来测定固体比表面积的一种方法；

3.溶液吸附法的基本原理是通过在较低温度下，用已知浓度的试剂溶液对固体样品进行吸附，然后通过测定吸附剂溶液中溶质的浓度变化，计算出固体比表面积。

实验仪器和药品：

1.比表面积测定仪；

2.甲醛溶液；

3.乙二醇溶液。

实验步骤：

1.将测定仪清洗干净，并将样品装入测定仪中；

2.根据实验要求，选择合适的试剂溶液，并将溶液装入测定仪；

3.在恒定温度下，将溶液加入测定仪中，并记录下溶质浓度变化的数据； 4.根据实验数据，计算出固体比表面积。

实验数据处理与结果分析：

1.将实验得到的数据进行整理和处理，获得准确的吸附剂溶液中溶质浓度变化曲线；

2.根据吸附剂溶液中溶质浓度的变化，计算出固体的比表面积；

3.对比不同样品的比表面积数据，进行结果分析和讨论。

结论：

在本实验中，我们通过溶液吸附法成功地测定了固体样品的比表面积，并获取了准确的实验数据。通过对比不同样品的比表面积数据，可以得出结论：溶液吸附法是一种简单、快捷、准确的测定固体比表面积的方法。我们还发现不同样品的比表面积差异较大，说明样品的性质和制备方法对比表面积有较大的影响。

实验中存在的问题和改进方法：

1.实验中部分数据出现了较大的误差，可能是由于实验操作不规范或仪器设备故障引起的。在以后的实验中，应该加强对仪器设备的维护和保养，同时要注意在实验操作过程中要严格按照操作规程进行；

2.在实验操作中，应该严格控制实验条件，确保溶液的浓度和温度等因素的稳定，从而获得更加准确可靠的实验数据。

实验的意义和应用价值： 1.固体比表面积是一个重要的物理学特性参数，对于催化剂、吸附剂等材料的性能评价具有重要意义；