Активированный уголь это пористое вещество, чаще черного цвета, которое вырабатывают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения. На текущий момент известны технологии получения активированного угля из древесного угля (БАУ-А, ОУ-А, ДАК), из каменноугольного кокса (АГ-3, АГ-5, АР), из нефтяного кокса, а также из других органических материалов. Активированный уголь очень пористый материал, в результате чего имеет большую удельную поверхность на единицу массы, поэтому обладает высокой адсорбционной способностью. Именно это качество и позволяет применять активированный уголь в медицине, химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Во многих современных комплексах для очистки питьевой воды используются фильтры, содержащие активированный уголь.
Один грамм активированного угля может иметь общую поверхность от 500 до 1500 м², в зависимости от технологии получения той или иной марки угля.
Возможно, вы уже давно перестали использовать это откровенно дешевое средство, как способ вывода токсинов при отравлениях, но в последние годы, особенно на Западе, активированный уголь стал настоящим велнес-трендом! В любом случае, об активированном угле вы знаете не так много, а между тем, как и любые другие лекарственные препараты неправильное применение и нарушение дозировки может и навредить здоровью. Как использовать разнообразные углеродосодержащие средства без вреда для здоровья и каковы возможности активированного угля мы и попробуем разобраться в данной статье.
Как работает активированный уголь?
Активированный уголь удаляет из организма токсичные вещества двумя механизмами, во-первых, за счет адсорбции, а во-вторых, за счет каталитического сокращения (процесса, заставляющего отрицательно заряженные ионы загрязнителя притягиваться к положительно заряженным ионам углерода).
Активированный уголь связывает находящиеся в организме человека токсины (и попавшие в организм извне, и образовавшиеся в результате жизнедеятельности каких-либо микроорганизмов внутри ЖКТ) за счет адсорбции и способствует их скорейшему выведению через кишечник.
Он так же эффективно чистит организм от хлора, хлораминов и , удаляя их каталитическим сокращением.
Обратите внимание, что употребление активированного угля сводит практически к нулю эффективность принимаемых одновременно с ним лекарственных препаратов (в пределах 10 часов).
Очищение организма углём при отравлении
Главная особенность активированного угля, даже принятого сверх нормы заключается в том, что не раздражает кишечник. Нормальная доза полностью выводится из организма не позднее, чем через 10 часов после принятия внутрь. Несмотря все преимущества активированного угля, чрезмерно увлекаться ими не стоит, будь то угольная маска (косметологи не советуют наносить её чаще 1 раза в неделю), или вы просто добавляете угольный порошок в еду. В последнем случае стоит помнить, что вместе с токсинами и углём из организма также выводят и многие микроэлементы, например, витамины разных групп.
На основе этого учёные и медика составлены строгие рецепты и дозировки употребления активированного угля для взрослого человека: препарат принимается не чаще двух раз в неделю с учётом того, что после приёма активированного угля, какого-либо другой лекарственный препарат принимается не ранее чем через 10 часов. В те дни, когда вы принимаете уголь, вы строго должны выпивать не менее 2,5 литров воды. При отравлении принимайте 4-6 таблеток активированного угля, при курсе детокса - по две.
Активированный уголь в косметике
Производство активированного угля осуществляется преимущественно из древесного угля, торфа или каменного угля. Пористая структура таблеток достигается путём воздействия на компонент сильных микропотоков воздуха. Каждая таблетка активированного угля в результате такой пористости может поглощать в себя молекулы токсинов, грязи или жира. Например, шампунь с гранулами угля действует на волосы по принципу скраба, паста и даже зубные щетки угольными частичками убивают бесчисленное количество бактерий в ротовой полости, а угольные маски способны решить почти любую проблему, связанную с проблемной кожей.
Интересный факт: несколько таблеток активированного угля массой 5-7 грамм способны всосать и впитать в себя огромное количество токсинов, если ровно распределить поверхность такого числа таблеток угля в один слой, то размерами он будет не менее площади футбольного поля.
Напитки на основе активированного угля
Все многочисленные свойства активированного угля определяются его химическим составом и особенностью строения натурального сорбента. Любопытно, но большая часть полезных свойств активированного угля была открыта ещё жителями Древней Индии и Китая, которые с помощью угля очищали воду для питья и вино. А спустя несколько столетий эксперты в области назвали активированный уголь одним из лучших средств для детокса (очищения организма).
Если вы привыкли к фасовкам активированного угля в виде таблеток и порошка, то наверняка удивитесь, что в США и Западной Европе уже несколько лет в продаже есть лимонад с углём!!! Да да, лимонад из активированного угля, который можно найти на прилавках аптек и косметических магазинов Нью-Йорка или Лос-Анджелеса.
Такие вот «активированные напитки» выпускаются в различных оттенках, начиная с черного и заканчивая светло-серым, разными вкусами и в разной таре. Казалось бы, желающих попробовать напиток черного цвета будет не так уж и много. Однако, адепты здорового образа жизни на перебой кричат о пользе таких лимонадов и коктейлей, а покупатели скупают такие напитки в больших количествах.
Напитки с добавлением активированного угля - лишь малая часть применения эффективного сорбента, на сегодняшний день в США и большинстве стран Европы он является очень популярным компонентом, который добавляют в косметические средства по уходу за кожей и волосами, среди которых: маски для лица, скрабы, зубная паста (порошок), мыло, шампунь и так далее.
Очищение кожи с помощью активированного угля
Маски из активированного угля не только очищают поры, но и сужают их. Одна маленькая угольная гранула впитывает грязи (сало, жир) в 200 раз больше собственного веса. Систематичное, но не чрезмерное применение масок надолго поможет избавиться от проблемы блеска и жирности кожи.
Здесь есть один очень важный момент: в состав косметических средств (масок из угля), должен входить только свежий компонент (свежий активированный уголь раскрошится уже при легком давлении на него ложкой).
Активированный уголь может вызвать аллергическую реакцию, поэтому прежде чем вы будете наносить такую маску, проверьте её на руке. Также косметологи рекомендуют наносить такие маски только на распаренное лицо.
Отбеливание зубов с помощью угля
Активированный уголь может отбелить зубы на 7-8 тонов, при этом не нарушив целостность зубной эмали. С помощью угольного порошка можно также полоскать рот, средство облает хорошими антибактериальными свойствами.
Уже после нескольких угольных процедур, вы заметите изменение в состоянии десен и , это происходит по причине того, что уголь меня PH-среду в полости рта. Чистка зубов угольным порошком осуществляется в том же режиме, что и чистка зубной пастой. Если вы все же беспокоитесь за зубную эмаль, то можете чистить угольным порошком, нанесённым поверх пасты.
Время от времени на форумах и женских сайтах появляются темы о похудении с помощью активированного угля - сразу стоит отметить, это довольно опасный способ сбросить лишний вес и мы настоятельно НЕ РЕКОМЕНДУЕМ использовать подобные угольные диеты! Да, активированный уголь выводит из организма токсины, но вместе с ними адсорбирует еще и полезные минеральные вещества, аминокислоты и тд. Именно поэтому принимая активированный уголь длительное время и в больших количествах вы рискуете серьезно навредить своему здоровью, ведь таким образом организм будет терять важные элементы, необходимые для нормального обмена веществ!
Безусловно, уголь очищает кровь, печень и кишечник, жировые запасы организма понемногу уходят, однако лишняя жировая ткань уходит из-за минерально-витаминного голодания организма. Спустя определённое время после того как вы начнете активно потреблять активированный уголь у вас может нарушиться работа кишечника, появятся запоры, понизится всасывание жиров, белков, витаминов, гормонов и минералов из ЖКТ. В результате упадет содержание сахара в крови, может опасно снизиться , появятся головокружение и озноб, апатия и даже снижение мозговой активности.
Для избавления от лишнего веса мы бы посоветовали пересмотреть диету в пользу богатых клетчаткой продуктов питания (злаки, овощи, цельнозерновой хлеб, фрукты, и тд). Такие продукты хуже усваиваются, но зато способствуют улучшению работы кишечника и в отличии от активированного угля не выводят из организма витамины и минералы. Еще лучше рассчитать количество потребляемых и растрачиваемых в течении дня калорий и поддерживать баланс, когда вы потребляете меньше, чем тратите - такой подход позволит похудеть без вреда для здоровья!
Опыт - как активированный уголь адсорбирует
Чтобы лично убедиться в адсорбционных свойствах активированного угля мы может провести небольшой опыт. Для эксперимента нам потребуется всего 2 компонента, а именно активированный уголь и раствор йода.
- Берем 5 таблеток угля и помещаем их в обычный прозрачный стакан, добавляем несколько капель питьевой воды в стакан и растолчем активированный уголь в стакане.
- Вливаем в стакан со смесью чайную ложку йода и 2 столовые ложки воды, перемешиваем.
- В начале реакции наш раствор потемнеет, происходит это потому что в состав таблеток активированного угля входит определенная доля крахмала (помогает таблеткам сохранять форму), он то и взаимодействует с йодом, давая характерный синий цвет.
- Оставляем стакан с раствором на несколько часов (для чистоты этой «лабораторной работы», можно параллельно использовать второй стакан, в котором будет тоже вода и йод, но не активированный уголь).
Спустя несколько часов в первом стакане угольный темный осадок опустится на дно, а жидкий раствор станет прозрачного цвета - это будет означать, что весь йод адсорбировался углем. Раствор без угля во втором стакане останется коричневато-желтоватым (в такой цвет его окрашивает именно йод).
Аналогичным образом таблетки активированного угля действуют в желудке человека, адсорбируя токсины и помогая ЖКТ справиться с пищевым отравлением.
Главная > ИсследованиеIV Соревнование молодых исследователей программы «Шаг в будущее»
в Северо-Западном федеральном округе РФ
XII Региональная научная и инженерная выставка молодых исследователей «Будущее Севера»
Направление: Естественные науки и современный мир
Секция: химия
АДСОРБЦИЯ КАК МЕТОД ОЧИСТКИ ХИМИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
ученица 9 А класса
МОУ лицей имени В.Г. Сизова г. Мончегорска.
Научный руководитель:
Семичева Валентина Фирсовна
Учитель химии I квалификационной категории
МОУ лицей имени В.Г. Сизова г. Мончегорска
Ирина Анищенко
АДСОРБЦИЯ КАК МЕТОД ОЧИСТКИ ХИМИЧЕСКИХОТХОДОВ
Муниципальное общеобразовательное учреждение
лицей имени В.Г. Сизова г. Мончегорска Мурманской области
Научная статья.
Введение………………………………………………………………………………4 Основная часть…………………………………………………………………….….6 1.Теоретическое исследование………………………………………………………6 1.1.Что такое адсорбция?..............................................................................................6 1.2.Зависимость адсорбции от площади поверхности адсорбента ………………..7 1.3.Опыт №1. ………………………………………………………………………....7 1.4.Адсорбция газов………………………………………………………………….7 1.5.Опыт №2………………………………………………………………………….7 1.6.Адсорбция из растворов………………………………………………………....8 1.7.Опыт№3………………………………………………………………………..…9 1.8.Выводы теоретического исследования…………………………………….…..9 2Исследование…………………………………………………………………….…9 2.1. Опыт№1- адсорбция глины и наполнителя из мела…………………………..9 2.2.Опыт №2- улучшение свойств адсорбции глины…………………………….10 2.3.Опыт №3- адсорбция разливов кислоты и щелочи……………………….…..11 2.4.Выводы исследования……………………………………………………….…12 3Общие выводы…………………………………………………………………….13 Заключение………………………………………………………………………….14 Источники информации……………………………………………………………15
Адсорбция.
План исследования.
Цель: изучить явление адсорбции, приготовить универсальный адсорбент для химической лаборатории. Задачи: 1.Изучить явление адсорбции на примере активированного угля, используя методы качественного и количественного анализа. 2.Изучить другие адсорбенты: глину, наполнитель из мела. 3.Сравнить адсорбенты, выявить преимущества. 4. Создать универсальный адсорбент для химической лаборатории. 5.Оформить результаты. 6.Представить результаты на конференции. Объект исследования: явление адсорбции. Предмет исследования : свойства различных адсорбентов. Гипотеза: если есть адсорбенты, обладающие определенными свойствами; действием на определенные вещества, то в химической лаборатории необходим адсорбент широкого спектра действия.Введение.
Инициатива использования отравляющих веществ в качестве оружия массового уничтожения принадлежит германскому империализму. Хлор был впервые применен 22 апреля 1915 года на Западном фронте недалеко от бельгийского города Ипра против англо-французских войск. Вдыхание хлора вызывает удушье, тяжелое воспаление дыхательных путей, отек легких и смерть. Было выпущено 180 т хлора в течении 5 мин из 6 тысяч баллонов на фронте шириной 6 км. Первая атака хлором лишила боеспособности целую дивизию, оборонявшую участок. 15 тыс. человек было выведено из строя, из них 5 тыс. навсегда. Почти через месяц газовая атака была повторена на Восточном фронте против русских войск у местечка Воля Шидловска, в Польше. На участке фронта в 12 км при ветре, дувшем в сторону русских позиций, было выпущено из 12 тысяч баллонов более 150 т ядовитого газа. Внезапность нападения и полная беззащитность против ядовитого действия газа вызвали массовые и тяжелые поражения. «Газы» в эту ночь вывели из строя целую дивизию. Передовые линии, представляющие собой сплошной лабиринт окопов и ходов сообщения, были завалены трупами и умирающими людьми. Из строя выбыло 9 тыс. человек. Начавшаяся химическая война готовила человечеству неисчислимые жертвы и страдания. От этих жертв человечество спас древесный уголь. Профессор, Н. Д. Зелинский, выдающийся химик и ученый, изобрел, провел испытания и в 1915 г. предложил противогаз, действующий на основе явления адсорбции. Вдыхание отравленного воздуха через противогаз целиком освобождало воздух от ядовитых примесей и защищало солдат от действия отравляющих веществ. Способность некоторых материалов поглощать другие вещества, иногда ядовитые, используют и по сей день. Происходят разливы нефти при ее транспортировке. Можно эту нефть собрать другими веществами-поглотителями. Происходят разливы кислот при их транспортировке. Можно нейтрализовать эти разливы кислот и собрать продукты адсорбентами. Вопрос утилизации некоторых веществ, очистки веществ от примесей актуален до сих пор. Цель: изучить явление адсорбции, приготовить универсальный адсорбент для кабинета химии. Задачи:1. Изучить явление адсорбции на примере активированного угля, используя методы качественного и количественного анализа.
2.Изучить другие адсорбенты: глину, наполнитель из мела. 3.Сравнить адсорбенты, выявить преимущества. 4.Создать универсальный адсорбент для кабинета химии. 5.Оформить результаты исследования. 6.Представить результаты исследования на конференции. Объект исследования: явление адсорбции. Предмет исследования: свойства различных адсорбентов. Гипотеза: если есть адсорбенты, обладающие определенными поглотительными свойствами; действием на определенные вещества, то в химической лаборатории необходим универсальный адсорбент, широкого спектра действия.
Основная часть.
1.Теоретическое исследование Методы: анализ, обобщение, химический эксперимент. 1.1.Открытие явления адсорбции. Явление адсорбции было открыто в 1785 г. русским ученым Ловицем. Изучая свойства угля, Ловиц обнаружил, что это вещество обладает замечательной способностью поглощать (адсорбировать) различные вещества(газы, растворенные в воде краски). Ловиц указал на возможность использования этих свойств угля для практических целей. Например, для очистки питьевой воды на кораблях. Адсорбция(лат.ad-на; при; sorbeo-поглощаю)-процесс концентрирования вещества из объема фаз на границе их раздела. В более узком смысле под адсорбцией понимают поглощение примесей из газа или жидкости твердым веществом-адсорбентом. Адсорбционная способность угля объясняется особыми условиями, в которых находятся частицы на их поверхности.
Если внутри вещества все силы, действующие между частицами, уравновешены, то на поверхности в равновесии находятся только те силы, которые направлены внутрь вещества. Вследствие этого у поверхности адсорбента создается силовое поле, благодаря которому и притягиваются частицы газа или раствора к поглотителю. Процесс идет самопроизвольно. 1.2.Зависимость адсорбции от площади поверхности адсорбента. Адсорбционные свойства определяются величиной поверхности адсорбента. Адсорбент способен поглощать тем большее количество вещества, чем больше его поверхность. Поверхность зависит от степени измельчения адсорбента. 1.3.Опыт№1. 6 Цель: установить зависимость адсорбции от площади поверхности адсорбента. Задачи: -провести хим. эксперимент адсорбции хлора активированным углем с разной площадью адсорбента; -вести наблюдение за адсорбцией хлора; -наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: (опыт проводим в вытяжном шкафу) Колбы №1,№2 заполняются хлором. Это газ желто-зеленого цвета. В колбу№1 помещаем 2 таблетки активированного угля, колбу закрываем пробкой, встряхиваем, засекаем время, за которое происходит поглощение хлора углем. Газ поглотился за 30 сек. В колбу№2 помещаем измельченные 2 таблетки активированного угля. Колбу закрываем пробкой, встряхиваем, засекаем время, за которое происходит поглощение хлора углем. Газ поглотился за 5 сек. Вывод: с увеличением площади поверхности адсорбента скорость адсорбции увеличивается, значит, увеличивается и количество поглощаемого вещества. Следовательно, хорошими адсорбентами могут быть такие материалы, которые обладают сильно развитой поверхностью, что свойственно веществам, имеющим пористую, губчатую структуру. 1.4.Адсорбция газов. Газы неодинаково адсорбируются активированным углем. Существует зависимость адсорбции газа от его температуры кипения. Трудно адсорбируются газы, которые трудно сжижаются(О 2). Хорошо адсорбируются газы, которые легко сжижаются (SO 2 , Cl 2 , NH 3). 1.5.Опыт №2 Цель: установить зависимость адсорбции газов от их температуры кипения. Задачи:- провести адсорбцию хлора, аммиака, кислорода активированным углем; - вести наблюдения за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: (опыты проводим в вытяжном шкафу) 7 Колба №1 заполняется хлором. Это газ желто-зеленого цвета. Температура кипения- -34,1 0 С. В колбу помещаем 2 таблетки активированного угля. Колбу закрываем пробкой, встряхиваем. Через 5 секунд желто-зеленый цвет исчез. Хлор поглотился активированным углем. Колба №2 заполняется аммиаком. Это бесцветный газ. Температура кипения аммиака - 35 0 С. Газ доказываем влажной полоской универсального индикатора. Полоска приобретает насыщенный синий цвет у отверстия колбы. В колбу помещаем 2 таблетки активированного угля, закрываем пробкой, встряхиваем.Через сутки проверяем наличие аммиака у отверстия колбы. Влажная полоска универсального индикатора приобретает слабый синий цвет. Большая часть газа поглотилась активированным углем. Колба №3 заполняется кислородом. Это бесцветный газ. Температура кипения кислорода- -183 0 С. Газ доказываем тлеющей лучинкой. Лучинка ярко загорается. В колбу помещаем 2 таблетки активированного угля, закрываем пробкой, встряхиваем. Через сутки проверяем газ тлеющей лучинкой у отверстия колбы. Лучинка ярко вспыхивает. Газ почти не поглотился активированным углем. Вывод: данный химический эксперимент подтвердил закономерность: с уменьшением температуры кипения газа понижается его адсорбция. 1.6. Адсорбция из растворов. Активированный уголь адсорбирует не только газы, адсорбирует и растворенные вещества. Существует зависимость величины адсорбции от концентрации растворенного вещества. 1.7.Опыт №3. Цель: установить зависимость адсорбции растворенного вещества от концентрации растворенного вещества. Задачи: - провести адсорбцию ненасыщенного и насыщенного растворов фуксина активированным углем; -вести наблюдение за химическим экспериментом; -наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: 8 Колба №1 наполовину заполняется ненасыщенным раствором фуксина (раствор имеет розоватый цвет). В раствор помещаем 3 таблетки измельченного активированного угля. Оставляем на сутки. Колба №2 наполовину заполняется насыщенным раствором фуксина (раствор имеет насыщенный розовый цвет). Через сутки наблюдаем следующее. Раствор фуксина в колбе №1,№2 прозрачный, т. е. краситель из раствора поглотился. Вывод: с увеличением концентрации растворенного вещества адсорбция увеличивается. Выводы теоретического исследования. 1.Адсорбция – процесс самопроизвольный. 2.С увеличением площади поверхности адсорбента адсорбция увеличивается. 3.Адсорбенты поглощают газы, растворенные вещества. 4.С уменьшением температуры кипения газа адсорбция уменьшается. 5.С увеличением концентрации растворенного вещества адсорбция увеличивается. 6.Адсорбция- процесс обратимый.
2. Исследование.
Методы: химический эксперимент, наблюдение, сравнение. Цель: приготовить универсальный адсорбент для кабинета химии. Задачи: - исследовать другие материалы на способность поглощать вещества: глину, наполнитель из мела; - сравнить адсорбционные свойства исследуемых веществ, выявить преимущества; - создать универсальный адсорбент для кабинета. Адсорбцией обладают многие вещества. 2.1. Опыт№1. Цель: исследовать адсорбционные свойства глины, наполнителя из мела. Задачи:- провести адсорбцию раствора перманганата калия глиной и наполнителем из мела;9 - вести наблюдение за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник,проанализировав, сделать вывод. Методика: Воронка №1 заполняется наполовину измельченной глиной. Через слой глины пропустим 50 мл раствора перманганата калия (р-р фиолетового цвета). Наблюдаем, что из воронки выходит прозрачный фильтрат. Ионы марганцевой кислоты адсорбировались глиной. Адсорбция прошла за 30 мин. Глина приобрела вид пластичной массы, через которую трудно проходит раствор. Воронка №2 наполовину заполняется наполнителем из мела. Через слой наполнителя пропустили 50 мл раствора перманганата калия. Наблюдаем, что из воронки выходит фиолетовый фильтрат. Ионы марганцевой кислоты не адсорбировались наполнителем из мела. Вывод. 1. Глина-адсорбент. Адсорбция глиной идет медленно, т.к. частицы глины слипаются, образуя вязкую массу, затрудняющую прохождение раствора. 2.Наполнитель из мела не обладает свойствами адсорбента. 2.2.Опыт№2. Цель: улучшить адсорбционные свойства глины; Задачи:- провести адсорбцию раствора перманганата калия смесью из глины и песка; - провести адсорбцию раствора перманганата калия смесью из глины; песка; и наполнителя из мела; - вести наблюдение за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: Воронка №1 заполняется наполовину смесью: 1 ч. глины и 1 ч. песка. Через смесь пропустить 50 мл раствора перманганата калия. Наблюдаем, что из воронки выходит прозрачный фильтрат. Адсорбция прошла за 2 минуты. 10 Вывод. Песок улучшает адсорбцию глины. Песок- разрыхлитель, препятствует слипанию частиц глины, обеспечивает насыщаемость жидкостью по микрокапилярам всего слоя адсорбента. Воронка №2 наполовину наполняется смесью: 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя. Через смесь пропускаем 50 мл раствора перманганата калия. Наблюдаем, что из воронки выходит прозрачный фильтрат. Адсорбция прошла за 30 сек., поглотилось много жидкости. Вывод. 1.Песок вместе с наполнителем улучшили адсорбционные свойства глины. 2.Смесь, состоящую из 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя предлагаем использовать в химической лаборатории в качестве адсорбента. 2.3. Опыт№3 Цель: исследовать адсорбционные свойства смеси адсорбента на разлив кислоты и щелочи. Задачи: - провести адсорбцию разлива серной кислоты смесью адсорбента; - провести адсорбцию разлива щелочи смесью адсорбента; - вести наблюдение за химическим экспериментом; - наблюдения записать в дневник, проанализировав, сделать вывод. Методика: Пластмассовый поддон №1. В нем делаем разлив 5 мл серной кислоты.(1:1). Смесь адсорбента насыпаем по периметру разлива, а затем в центр. Перемешиваем адсорбент стеклянной палочкой. Наблюдения: - слышим шипение, т. е. выделяется газ. Наполнитель из мела нейтрализует кислоту. Через 5 мин. индикаторная полоска не фиксирует наличие кислоты в смеси адсорбента. Адсорбент убрал кислоту. Сама смесь адсорбента не растекается, хорошо собирается в совок. Пластмассовый поддон №2. В нем сделали разлив 5 мл щелочи. Смесь адсорбента насыпаем по периметру, а затем в центр. Перемешиваем адсорбент стеклянной палочкой. 11 Наблюдения:- щелочь поглотилась адсорбентом, разлив убрали, но индикаторная полоска фиксирует наличие щелочи в адсорбенте. Щелочь не нейтрализуется. Адсорбент не растекается, хорошо собирается в совок. 2.4. Выводы исследования. 1.Глина обладает свойствами адсорбента. 2.Наполнитель из мела не обладает свойствами адсорбента. Наполнитель из мела - нейтрализатор. 3.Адсорбцию глины можно улучшить, добавив к ней песок и наполнитель из мела. 4.Смесь: 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя из мела- хороший адсорбент. 5.Смесь- адсорбент хорошо убирает разливы кислот и щелочей. 6.Адсорбент, состоящий из 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя из мела, можно рекомендовать для использования в химический лаборатории.
Общие выводы.
1.Адсорбция- процесс самопроизвольный. 2.С увеличением площади поверхности адсорбента адсорбция увеличивается. 3.Адсорбенты поглощают газы, растворенные вещества. 4.С уменьшением температуры кипения газа адсорбция уменьшается. 5.С увеличением концентрации растворенного вещества адсорбция увеличивается. 6.Адсорбция- процесс обратимый. 7.Глина обладает свойствами адсорбента. 8.Наполнитель не обладает свойствами адсорбента. 9.Адсорбционные свойства глины можно улучшить, добавив песок и наполнитель из мела. 10.Смесь: 1 ч. глины, 1 ч. песка, 1 ч. наполнителя из мела- хороший адсорбент, который убирает разливы кислот и щелочей. Эту смесь можно рекомендовать для использования в химической лаборатории. Свойства компонентов в смеси: - глина- адсорбент; - наполнитель из мела – нейтрализатор; - песок – разрыхлитель
Заключение.
- Адсорбция – всеобщее и повсеместное явление, имеющее место всегда и везде, где есть поверхность раздела между фазами. Наибольшее практическое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ и адсорбция примесей газа или жидкости специальными высокоэффективными адсорбентами. В качестве адсорбентов могут выступать разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью: пористый уголь, силикагели, цеолиты, а также некоторые другие группы природных материалов и синтетических веществ. Обработка воды адсорбентами позволяет удалить из воды вещества, которые придают ей привкусы и запахи. Очистка воды через угольные фильтры тоже решает вопрос чистоты питьевой воды. Люди используют фильтры для сигарет, которые задерживают частицы дыма и часть никотина и этим уменьшают вредные воздействия этого яда на организм. Один из новых подходов к утилизации вредных веществ – их переработка в адсорбенты, последующее использование которых ориентировано на решение экологических проблем промышленно-насыщенных регионов.
Надпись на упаковке: «Ваш уголь не активирован. Для активации отправьте SMS-сообщение на номер 111» (Анекдот)
Наверное, сложно встретить человека, который бы не слышал об активированном угле. Всем известны его медицинские свойства, его используют в фильтровальных элементах, дамы пытаются с его помощью похудеть, а некоторые джентльмены используют его при изготовлении… э-э-э… скажем так, самодельных спиртных напитков. Но не все знают, что же он собой представляет и почему же его называют активированным. Разобраться в вопросе нам поможет небольшой эксперимент, который очень просто реализовать в домашних условиях.
Для опыта нам понадобятся:
- Собственно, активированный уголь в таблетках, которым без труда можно разжиться в любой аптеке;
- Йод, который на аптечной полке стоит где-то неподалеку от активированного угля;
- Две прозрачные емкости – стаканы, колбы, баночки – то, что имеется у вас под рукой;
- Немного воды.
Для начала растолчем штук десять таблеток активированного угля. Растолочь их будет проще, если добавить несколько капелек воды.
После этого добавляем примерно чайную ложку йода.
А затем пару столовых ложек воды.
Хорошенько все это дело размешаем.
В таблетки с углем добавляют крахмал, поэтому наша взвесь наряду с черным приобретает синий оттенок – это характерная реакция йода на присутствие крахмала.
Теперь оставляем наш раствор на некоторое время. Для того чтобы, как говорится, почувствовать разницу, во второй стакан также нальем йод и немного воды, но активированного угля добавлять не будем.
По прошествии пары часов видим, что контрольный стакан по-прежнему содержит бурый раствор йода. А вода в стакане с активированным углем очистилась и стала прозрачной. Ну, или почти прозрачной — у меня еще не весь уголь осел на дно, поэтому вода выглядит немного мутноватой. Но это вопрос времени — если бы я подождал еще, то вода стала бы совсем чистая.
Так активированный уголь любезно продемонстрировал нам свои адсорбционные, т.е. поглощающие свойства. Ровно таким же образом активированный уголь действует при отравлениях или в фильтрующих элементах.
Почему же эта небольшая черненькая таблеточка способна так эффективно поглощать различные вещества? И почему аналогичными свойствами не обладает сердечник от простого карандаша или, скажем даже, алмаз – ведь они все состоят из углерода.
Весь фокус кроется в особом производстве активированного угля. Производство активированного угля состоит из двух этапов. Первый этап – это получение древесного угля. Он образуется при нагревании древесины без доступа кислорода. Однако полученный таким образом древесный уголь не способен выполнять функцию адсорбента – поры и микроканальцы в нем есть, но их довольно мало и они закрыты. Тогда древесный уголь подвергают активации – это второй этап, в процессе которого уголь либо нагревают, предварительно пропитав его специальными химическими соединениями, либо обрабатывают перегретым водяным паром. В обоих случаях процесс протекает без доступа кислорода, чтобы уголь не загорелся.
В результате этих операций получается особая углеродная структура, которая представляет собой слои атомов углерода, расположенных хаотично относительно друг друга, из-за чего между слоями образуется пространство – поры. Эти поры как раз и придают активированному углю его свойства – поры способны поглощать и удерживать в себе другие вещества. И пор этих невероятное количество. Так, площадь пор всего 1 грамма активированного угля может доходить до 2000 м 2 !
Удачных вам экспериментов!
Приведенные ниже простые опыты по химии связаны с изучением программного материала школьного курса химии.
Необходимо иметь батарейку для карманного фонаря, тонкую медную проволоку длиной 15-20 см с эмалированной изоляцией, стержни простых карандашей, активированный уголь в виде черных таблеток под названием «карболен» (продается в аптеках), по 1 г трех-четырех образцов удобрений, спринцовку и некоторые другие вещи, которые всегда найдутся дома. Какие вещества и оборудование необходимо брать для проведения опыта, видно из описания самих опытов, а также по рисункам.
1. Скорость реакции зависит от концентрации электролита
В две пробирки опустить кусочки яичной скорлупы, например по 6 штук, одинаковые по площади. В первую пробирку налить 0,5-1 мл уксусной кислоты, во вторую - столько же кислоты, но разбавленной в 5-6 раз водой. Вставить в пробирки газоотводные трубки, свободные концы которых опустить в банки с водой. Обе пробирки закрепить в держалках. Установить по числу выделяющихся пузырьков, в которой из пробирок скорость реакции большая. Этот опыт наглядно демонстрирует, что с уменьшением концентрации электролита - в данном случае при разбавлении водой кислоты - увеличивается число ионов (распавшихся молекул) и скорость реакции.
2. Гидролиз солей
В четыре флакона налить по 3-4 мл воды. В один добавить древесную золу (карбонат калия), в другой-3-4 капли силикатного клея (силикаты натрия и калия), в третий - крошки мыла (мыла-это соли высших жирных кислот), в четвертый - поваренную соль (хлорид натрия). Через 2-3 мин после растворения веществ растворы разлить на две части для испытания индикаторами - лакмусом и фенолфталеином. Хорошо, если школьник заполнит таблицу, указав в ней не только окраску индикатора (и, следовательно, сделав вывод о характере раствора - кислом или щелочном), но и уравнения гидролиза.
3. Электролиз раствора хлорида натрия
Присоединить провода к батарейке от карманного фонаря. Провод-анод (плюс) вставить в свежий срез клубня картофеля (среда, в которой распределяется раствор соли). Провод-катод (минус) с укрепленным на нем гвоздиком также вставить в срез картофеля (на расстоянии 1,5-2 см от первого электрода). На срез картофеля нанести 3-4 капли раствора поваренной соли. У гвоздика поместить измельченный кусочек пургена. В таком положении оставьте установку на 15-20 мин. Какие изменения происходят на срезе картофеля и чем их объяснить? (Точно так же можно провести опыт с электролизом раствора поваренной соли, взяв вместо клубня картофеля срез соленого огурца)
4. Электролиз раствора хлорида натрия с применением бумажной диафрагмы
В стаканчик налить раствор поваренной соли и разгородить сосуд бумажной перегородкой. Опустить в раствор стержни от карандаша - в разные отделения, верхние концы стержней соединить проводами с батарейкой. В катодное пространство опустить кусочек пургена (фенолфталеин) и наблюдать за происходящими изменениями. Как изменяется окраска жидкости в катодном пространстве? Какой газ выделяется на поверхности катода? Определить по запаху выделяющийся у анода газ.
5. Распознавание важнейших удобрений
Девятиклассники изучают пятую группу периодической системы элементов, подробно знакомясь с физическими и химическими свойствами азота и фосфора. Предлагаемые опыты не требуют каких-либо специальных реактивов. Практически для распознавания многих удобрений вполне достаточно воспользоваться лишь тлеющим угольком, стальным пером и пламенем.
Предполагается, что в трех бумажных пакетиках имеются образцы удобрений из следующих возможных: селитры (калийная, натриевая, кальциевая, аммиачная), сульфат аммония, карбамид, хлорид калия.
Ознакомиться с физическими свойствами образца удобрения (цвет, кристалличность, растворимость в воде и др.) и кратко описать их. В ходе анализа необходимо использовать бесцветное пламя горящего одеколона, газа, тлеющий уголек. (При анализе образца тлеющим угольком держать его - на стальном пере - над блюдцем или тарелкой с водой!) Появление плотного «дыма», плавление кристаллов и запах аммиака укажут на наличие карбамида.
Запах аммиака появляется и в случае, если мы имеем дело с кристаллами сульфата аммония или аммиачной селитры. Но кристаллы карбамида никогда не дают вспышек на тлеющем угольке, а кристаллы сульфата аммония и аммиачной селитры не образуют интенсивного (плотного) «дыма».
Для обнаружения в составе удобрения солей натрия, калия или кальция окраску пламени можно сделать более наглядной: на конец лучинки намотать немного ваты, смочить ее одеколоном, поджечь и в пламя внести несколько кристаллов исследуемого образца удобрения на кончике пера, вставленного в ручку. Окраску кальциевой селитры можно спутать с фиолетовой окраской соли калия. Чтобы различить их, надо сделать дополнительный анализ: отфильтровать приготовленный раствор золы (пользоваться им как раствором карбоната калия) и прилить к нему раствор исследуемого образца удобрения. Появление белого осадка укажет на кальциевую селитру. (Почему?)
В такой же последовательности провести анализ других образцов удобрений. Рекомендуем заполнить таблицу, в которой указать физические свойства вещества, окрашивание пламени, действие на тлеющий уголек, взаимодействие с раствором золы, сделанный вывод и формулу образца.
6. Как адсорбирует активированный уголь
В трубочку на тонкий рыхлый слой ваты поместить слой угля (растолочь таблетку карболена; если ее нет, можно воспользоваться измельченным древесным углем липы, березы), потом - тонкий слой промытого речного песка, чтобы уголь не всплывал. Закрепить трубочку в вертикальном положении с помощью проволочки. Для собирания жидкости, прошедшей через слой угля-адсорбента, можно воспользоваться флаконами, стаканами, а еще лучше узкой рюмкой. Капельницей в верхнюю часть трубочки налить 7-8 капель раствора чернил и наблюдать за тем, что происходит.
7. Адсорбция углем газов
Два одинаковых флакона (в один из них предварительно насыпать на дно уголь - 2-3 измельченных таблетки) заполнить оксидом углерода (IV). Его можно получить, например, действием уксусной эссенции на яичную скорлупу. Вставить во флаконы газоотводные трубки, наконечники которых опустить в банку с раствором чернил. Для большей устойчивости и удобства флаконы также опустить в стеклянные банки. Наблюдать за происходящими изменениями. В каком из наконечников раствор поднимается выше? Как это можно объяснить?
8. Адсорбционные свойства глины.
Приготовить (по 2 мл) растворы: чернил, перманганата калия и сок столовой свеклы. Поставить три флакона, поместить в них вертикально трубки и на маленький ватный тампон насыпать предварительно прокаленную и измельченную глину толщиной 1,5-2 см. Отфильтровать приготовленные растворы. Что получилось и почему?
9. Использование электролиза для «сверления» стального изделия.
Приготовить в блюдце насыщенный раствор поваренной соли. Соединить проводом лезвие безопасной бритвы с положительным полюсом батарейки. Это лезвие будет анодом. Заточить карандаш, обломить заточенный кончик стержня, но так, чтобы на этом конце карандаша получилось углубление 0,5-1 мм. На 1,5-2 см выше обнажить стержень и намотать на него провод, присоединенный к отрицательному полюсу батарейки. Таким образом, стержень карандаша будет катодом.
Положить лезвие в блюдце с раствором соли и коснуться карандашом-катодом лезвия. Чтобы карандаш устойчиво находился в таком положении, закрепить его. Необходимо помнить, что если стержень заостренного конца карандаша будет касаться металла, электролиз не произойдет. (Почему?)
Поставить установку на 20-30 мин и наблюдать за изменениями. Какой газ выделяется вокруг карандаша? Почему лезвие-анод в месте прикосновения карандаша будет растворяться и образуется отверстие? Как изменяется окраска жидкости в блюдце?
Из журнала «Семья и школа»
