Контрольные вопросы

1. Какие факторы влияют на адсорбцию?

2. В чем различие изотермы уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха?

3. Как экспериментально определить тип адсорбции?

4. В чем сущность графического метода определения констант в уравнении Фрейндлиха?

Лабораторная работа № 8 Определение выхода гуминовых кислот из бурого угля

Цель: Определить выход гуминовых кислот из бурого угля

Приборы и оборудования: Толуол по ГОСТ 5789, перед применением толуол высушивают хлористым кальцием, гидроксид натрия по ГОСТ 4328, 1%-ный раствор, пирофосфат натрия по ГОСТ 342 (Na₄P₂O₇ 10Н₂О), щелочной раствор: 44,6 г кристаллического декагидрата пирофосфорнокислого натрия и 4 г гидроксида натрия растворяют в 1000 см³ воды, кислота соляная по ГОСТ 3118, 5%-ный раствор (по объему).

Теоретические сведения

Гиматомелановые кислоты. Гуминовые кислоты твёрдых горючих ископаемых содержат до 50% фракций, растворимых в кислородсодержащих органических растворителях (спирте, ацетоне, диоксане, феноле и других). Многие исследователи считали гиматомелановыми кислотами спирторастворимую фракцию гуминовых кислот. Однако исследования Глебовой позволили выделить гиматомелановые кислоты в самостоятельную группу гумусовых кислот. Гиматомелановые кислоты представляют собой коричневые аморфные порошки. Они содержат 58-62% углерода, 3-7% водорода, 25-30% кислорода, 2-5% азота. Молекулярный вес колеблется 250-550, в их состав входит от 2-4 мг·экв/г карбоксильных групп, 2-3 мг·экв/г фенольных гидроксилов, 1-2 мг·экв/г метоксильных групп, 1-2 мг·экв/г карбонильных групп. Данные инфракрасной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа указывают на более низкое содержание ароматической и более высокое алифатической частей в составе молекул гиматомелановых кислот по сравнению с гумусовыми. Гумусовые кислоты. Гумусовые кислоты, как указывалось выше, извлекаются из твердых горючих ископаемых и почв растворами щелочей или солей щелочных металлов в виде истинных тёмноокрашенных растворов - гуматов металлов. Из растворов гуматов гумусовые кислоты легко осаждаются кислотами в виде аморфного хлопьевидного осадка.

Порядок выполнения работы

Взвешивают навеску пробы массой 1,0 г в пересчете на сухую беззольную массу. Если выход гуминовых кислот ожидает менее 20%, маску навески увеличивают в два раза. Навеску помещают в коническую колбу А вместимостью 250 см³, приливают 100 см³ щелочного раствора пирофосфата натрия и перемешивают в течении 1 часа с помощью механического встряхивателя. Суспензию центрифугируют в течение 15 мин при 210 с^-1. Раствор декантируют, собирая в коническую колбу В вместимостью 1000см³. Нерастворившийся остаток промывают двумя порциями 100 см³ раствора гидроксида натрия. Центрифугируют суспензию после каждого промывания, собирая промывной раствор в колбу В. Промытый остаток переносят в колбу А, добавляют 100 см³ раствора гидроксида натрия и нагревают в течение 2 ч на кипящей водяной бане. После охлаждения до комнатной температуры содержимое колбы А центрифугируют в течение 15 мин. при 210 с^-1. Раствор декантируют и собирают в колбу В. Нерастворившийся остаток промывают двумя порциями по 100см³ раствора гидроксида натрия. Центрифугируют суспензию после каждого промывания, собирая промывной раствор в колбу В.

Осаждение гуминовых кислот.

Содержание колбы В фильтруют в мерную колбу вместимостью 1000см³ и доводят до метки водой. Отбирают пипеткой 100 см³ фильтрата и переносят в стакан, затем туда добавляют 60 см³ соляной кислоты для осаждения гуминовых кислот. Суспензию центрифугируют или фильтруют. После центрифугирования раствор отделяют декантацией и промывают осадок гуминовых кислот водой. Промывание осадка ведут до начала пептизации гуминовых кислот, которую определяют по появлению слабой желтой окраски (образование геля или коллоида). К коллоидному раствору добавляют 5 см ³ соляной кислоты для дополнительного осаждения гуминовых кислот. Общий осадок гуминовых кислот фильтруют через беззольный фильтр, предварительно высушенный в сушильном шкафу до постоянной массы при (90±5)°С. Фильтр с осадком гуминовых кислот помещают во взвешенную бюксу, предварительно высушенную в сушильном шкафу до постоянной массы при (90±5)°С. Бюксу с осадком на фильтре сушат при температуре (90±5)°С в течение 1 ч. Бюксу вынимают из сушильного шкафа, охлаждают сначала 5 мин. на воздухе, затем в эксикаторе с соответствующим осушителем и взвешивают. Контрольные высушивания, охлаждения и взвешивания проводят до тех пор, пока разность масс при двух последовательных взвешиваниях будет не более 0,001 г.Учитывая массу бюкса и фильтра, определяют массу осадка. Высушенный фильтр с осадком переносят в предварительно прокаленный в муфельной печи при температуре (600±25)°С до постоянной массы и взвешенный тигель и озоляют при (600±25)°С в течение 1- 2 ч. Тигель вынимают из муфельной печи, охлаждают сначала в течение 5 мин на воздухе, а затем в эксикаторе с соответствующим осушителем и взвешивают. Контрольные прокаливания при той же температуре в течение 15 мин, охлаждения и взвешивания проводят до тех пор, пока разность масс при двух последовательных взвешиваниях не будет превышать 0,001 г. Учитывая массу тигля, определяют массу осадка.

Контрольные вопросы

1. Что представляют собой гуминовые кислоты?

2. Что такое Гиматомелановые кислоты?

3. Гумусовые кислоты физические химические свойства.

Лабораторная работа № 9

Извлечение горного воска из углей

Цель: Извлечение горного воска из углей

Приборы и оборудования: Круглодонная колба на 150 мл, гексан, петролейный эфир, изопропиловый спирт, окислители: - K₂Cr₂O₇ + 50% H₂SO_4; химический стакан на 150 мл, сушильный шкаф, магнитная мешалка с нагревом, весы аналитические.

Теоретические сведения

Воск – жироподобное твердое вещество природного или синтетического происхождения. Что касается содержания и точного смысла со­временного определения, то это частично зависит от того, какую цель оно преследует. Слово «воск» служит обозначением для группы сложных органических веществ, ко­торые в отношении применения и качеств в основном подобны пчелиному воску по своим физическим свойствам».

Воск обычно окрашен в желтый цвет: от светло-желтого и даже белого до темно – желтого, коричневого. Изредка встречается воск оранжевого цвета (из горной Осетии), зеленоватого (из Крыма). Несомненно, цвет обычного продажного воска в большой степени зависит также от способа переработки, перегрева и соприкосновения с некоторыми металлами. Так, после длительного и сильного нагревания воск из желтого становится темным или даже оранжевым. Оранжевый оттенок говорит о понижении твердости воска и механической прочности искусственной вощины.

При длительном отстаивании больших количеств расплавленного воска на его поверхности собирается немного вещества, похожего на мазь; специалисты вощинного производства назвали его жировой фракцией воска. Нашими исследованиями установлено, что эта фракция никаких жиров не содержит, она состоит из непредельных соединений с низким удельным весом (0,944) и низкой температурой плавления (53,6°). Качество воска, а иногда и признаки его фальсификации определяются температурой плавления, застывания, удельным весом, коэффициентом твердости, вязкостью. Кроме того, качество воска характеризуется кислотным, эфирным и другими числами, о которых говорилось выше.

Воск состоит из веществ, имеющих разную температуру плавления, поэтому он не имеет резко выраженной общей температуры плавления и в ее определение вносится много условностей. Реальнее и точнее характеризовать качество воска температурой застывания, при которой он из жидкого состояния переходит в твердое. При этом выделяется скрытая теплота плавления, которая, компенсируя тепловые потери воска во внешнюю атмосферу, приостанавливает падение температуры, наблюдаемой на опущенном в воск термометре. Этот момент, когда температура в течение некоторого времени не падает, и фиксируется как температура застывания воска. Иногда температура воска, упав до определенной точки, не останавливается, а поднимается вновь. Максимальная температура, до которой поднимается сначала переохлажденный воск, и является температурой застывания.