Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Савчин

§ 17. АДСОРБЦІЯ

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • пояснювати суть явища адсорбції;
  • знати вуглецеві матеріали;
  • досліджувати адсорбційну здатність активованого вугілля й аналогічних лікарських препаратів;
  • доводити практичну значущість явища адсорбції.

Явище адсорбції. З простих речовин вуглецю розрізняють деревне вугілля, кокс і сажу. Деревне вугілля утворюється під час нагрівання деревини без доступу повітря. Йому притаманна велика пористість, завдяки чому проявляються його особливі властивості — здатність поглинати своєю поверхнею деякі речовини. Щоб переконатися в цьому, проведемо декілька дослідів.

Дослід 1. Розчинимо у воді об'ємом 20 мл діамантовий зелений об'ємом 2 мл. Помістимо в утворений розчин шматок деревного вугілля. Через деякий час спостерігатимемо знебарвлення розчину.

Дослід 2. Помістимо шматок деревного вугілля в бромну воду. Вона, як і в першому досліді, теж знебарвиться.

Отже, ми спостерігаємо явище адсорбції.

Адсорбція (від латин. ad — на й sorbeo — поглинаю) — явище поглинання газоподібних або розчинених речовин поверхнею твердої речовини.

Речовину, яка здатна адсорбувати на своїй поверхні інші речовини, називають адсорбентом. Деревне вугілля активується, тобто збільшується площа його пористої поверхні, якщо його попередньо нагріти струменем водяної пари й очистити від смолистих речовин. У цьому разі активоване вугілля адсорбує більшу кількість речовин. Адсорбційна здатність залежить не тільки від пористості, а й від ступеня подрібненості. Активоване деревне вугілля має найбільшу площу поверхні, яка становить 900-1000 м2/г. Адсорбція газів і рідин залежить від температури: з підвищенням температури вона зменшується.

Лабораторний дослід 2. Дослідження адсорбційної здатності активованого вугілля й аналогічних лікарських препаратів

Повторіть правила безпеки під час роботи з реактивами й обладнанням і суворо дотримуйтеся їх.

Завдання. Дослідіть адсорбційну здатність активованого вугілля та аналогічних лікарських препаратів.

Обладнання та реактиви: пробірки, активоване вугілля, порошки «Смекта» й «Ентеросгель», розчини лакмусу, метилового оранжевого та настоянки йоду.

Дослід 1. Налийте по черзі в три пробірки розчини лакмусу, метилового оранжевого й настоянки йоду. Опустіть у кожну пробірку по дві таблетки активованого вугілля. Опишіть свої спостереження, зробіть висновок.

Дослід 2. Налийте по черзі в три пробірки розчини лакмусу, метилового оранжевого й настоянки йоду. Насипте в кожну пробірку порошок «Смекти». Опишіть свої спостереження, зробіть висновок.

Дослід 3. Налийте по черзі в три пробірки розчини лакмусу, метилового оранжевого й настоянки йоду. Насипте в кожну пробірку порошок «Ентеросгелю». Опишіть свої спостереження, зробіть висновок.

Запишіть результати досліджень у таблицю в зошиті. Зробіть загальний висновок.

Реагент

Спостереження змін

Висновок

Розчин лакмусу

Розчин метилового оранжевого

Розчин настоянки йоду

Дослід 1. Активоване вугілля

Дослід 2. Порошок «Смекти»

Дослід 3. Порошок «Ентеросгелю»

Загальний висновок. _____

Активоване вугілля як адсорбент використовують у цукровому виробництві для очищення цукрового сиропу від домішок, у виробництві спирту — для відокремлення від сивушної олії. Широкого застосування воно набуло в медицині для виведення токсичних речовин з шлунка, кишечнику, інші сорбенти — з крові, плазми крові й лімфи. Однак треба знати, що за тривалого використання активованого вугілля організм втрачає такі поживні речовини, як білки, жири та вуглеводи.

У Першу світову війну, коли хлор використали як хімічну зброю, академік М. Д. Зелінський запропонував застосувати активоване вугілля в протигазах. Нині деревне вугілля використовують у побутових очисниках води.

Вивчаючи органічну хімію, ви переконалися, що Карбон — це елемент, який утворює величезну кількість речовин і багато з них відіграють важливу роль у житті людини. Так, у процесі життєдіяльності живих організмів вуглець перетворюється на карбон(IV) оксид, а той у процесі фотосинтезу утворює органічні сполуки. Вуглець є найважливішим джерелом енергії, оскільки входить до складу кам'яного вугілля, природного газу, нафти й інших корисних копалин.

Вуглецеві матеріали — це, крім деревного вугілля, кокс і сажа. Їхня кристалічна структура така сама, як у графіту, але кристали в кристалічній ґратці не впорядковані, тому їх не класифікують як алотропні модифікації Карбону.

Кокс добувають з кам'яного й бурого вугілля шляхом їхньої термічної обробки без доступу повітря. Його використовують у металургії для відновлення металів з їхніх оксидів (див. § 15, с. 76) і як паливо.

Під час неповного згоряння органічних речовин утворюється чорний порошок, жирний на дотик — сажа. Якщо над горючим газом потримати деякий час скляний предмет, він покривається сажею. Сажа накопичується в коминах будинків унаслідок неповного згоряння палива, під час горіння шин тощо. З курсу органічної хімії вам відомо, що за наявності сажі вулканізують каучук і добувають гуму. Її використовують як наповнювач для надання ебоніту чорного кольору, а також для виготовлення друкарської фарби, копіювального паперу.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Адсорбція — явище поглинання газоподібних або розчинених речовин поверхнею твердої речовини. Речовину, яка здатна адсорбувати на своїй поверхні інші речовини, називають адсорбентом.

Деревне й активоване вугілля є добрими адсорбентами.

Активоване вугілля використовують у медицині, цукровому виробництві й виробництві спирту, у протигазах і побутових очисниках води.

• Крім активованого вугілля, широко застосовують вуглецеві матеріали — кокс і сажу. Кокс — у металургії як паливо й відновник металів, сажу — для виробництва гуми, ебоніту, друкарської фарби, копіювального паперу.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Поясніть суть явища адсорбції.
  • 2. Поясніть, як дослідити адсорбційну здатність деревного вугілля.
  • 3. Порівняйте, чим різняться між собою деревне й активоване вугілля.
  • 4. Укажіть галузь застосування адсорбційної здатності вуглецю.

А металургія

Б будівництво

В виробництво гуми

Г медицина

  • 5. Установіть відповідність між назвою речовини та її застосуванням.

А активоване вугілля

Б графіт

В сажа

1 для виготовлення друкарської фарби

2 у виробництві спирту

3 для виробництва електродів

4 у виробництві мазі

  • 6. Фосфор масою 21,7 г повністю згорів в атмосфері кисню. Обчисліть масу й кількість речовини утвореного продукту.
  • 7. Сірка масою 6,4 г повністю згоріла в надлишку кисню. Утворену речовину розчинили у воді. Обчисліть масу й кількість речовини кислоти.
  • 8. Плюмбум(ІІ) оксид масою 111,5 г відновили вуглецем. Обчисліть маси вуглецю, що використався, і свинцю, що утворився, та об'єм карбон(IV) оксиду (н. у.).