II. Методические указания. Для проведения практического занятия по учебной дисциплине

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

для проведения практического занятия по учебной дисциплине

«ФИЗИКА ПОВЕРХНОСТИ»

Тема 1. Введение. Поверхностные явления и адсорбция

Занятие 1. Адсорбция. Решение задач

Саратов – 2013

Тема 1. Введение. Поверхностные явления и адсорбция

Занятие 1. Адсорбция. Решение задач

I. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ И РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ

II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1. Общие организационно-методические указания.

В конце предыдущей лекции (или в часы самостоятельной работы) до студентов доводится, что к этому практическому занятию необходимо изучить: материал соответствующих лекций и проработать основные теоретические вопросы по теме «Адсорбция».

2. По проверке готовности студентов к занятию.

Преподаватель проводит краткое теоретическое закрепление материала по следующим вопросам (количество и формулировка вопросов – по усмотрению преподавателя):

1. Дайте определение понятия адсорбции. Что такое изотерма, изостера, изопикна адсорбции?

2. Уравнения Генри и Фрейндлиха.

3. Адсорбционное уравнение Гиббса.

4. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества. Правило Дюкло – Траубе.

3. По отработке учебных вопросов.

а) По отработке первого учебного вопроса: «Адсорбция на однородной плоской поверхности раздела фаз».

При отработке первого учебного вопроса закрепляются и углубляются теоретические знания по адсорбции на однородной плоской поверхности раздела фаз.

Для этого предлагаются следующие вопросы (количество и формулировка вопросов по усмотрению преподавателя):

1. Уравнение Гиббса и его анализ.

2. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Вывод уравнения и его анализ.

3. Переход от уравнения Гиббса к уравнению Ленгмюра через уравнение Шишковского.

4. Каков физический смысл константы в уравнении изотермы адсорбции Ленгмюра?

Особое внимание следует обратить на уравнение Гиббса для однородной поверхности и его анализ

Г_s = ,

где С – равновесная концентрация растворенного вещества, моль/л;

s – коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль ^. К;

Т – абсолютная температура;

= – скорость изменения поверхностного натяжения с изменением

концентрации.

Уравнение Ленгмюра:

А = А_max , А = А_max ,

где К – константа адсорбционного равновесия;

С – равновесная концентрация адсорбируемого вещества;

р – парциальное давление газа над адсорбентом;

А – величина адсорбции;

А_max – емкость адсорбционного монослоя или предельная адсорбция (А_¥ ).

Вывод линейного уравнения Ленгмюра:

б) По отработке второго учебного вопроса: «Адсорбция на твердой поверхности».

После теоретического разбора вышеприведенных вопросов силами студентов разбираются более сложные теоретические вопросы и решаются типовые задачи на адсорбцию. Расчетные задачи следует приводить на таких примерах, в которых решение может быть обобщено.

Теоретические вопросы:

1. Полимолекулярная адсорбция. Потенциальная теория Поляни.

2. Теория БЭТ.

3. Молекулярная и ионная адсорбция. Правило уравнивания полярностей Ребиндера. Специфическая и обменная адсорбция.

Для закрепления умения студентов проводить расчеты на вычисление величины адсорбции с использованием основных уравнений дается задача для самостоятельного решения на рабочих местах с последующей проверкой в конце занятия.