Домашний эксперимент, страница 188 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Изучаем адсорбцию

Приготовьте бледный раствор чернил любого цвета и налейте в стакан, но не доверху. Положите в стакан растолченную таблетку активированного угля и размешайте. Раствор посветлеет. Поменяйте данный раствор на какой-либо другой, но тоже окрашенный, например гуашью или акварелью. Эффект окажется таким же.

Описание и объяснение наблюдаемого явления

В ходе эксперимента, описанного в тексте, в стакан с окрашенной жидкостью (бледным раствором чернил) добавляют измельченную таблетку активированного угля. После перемешивания наблюдается, что раствор светлеет. Это происходит потому, что частицы красителя, которые придают раствору цвет, поглощаются поверхностью активированного угля и, таким образом, удаляются из раствора.

Ответ: При добавлении активированного угля в раствор чернил происходит его осветление из-за поглощения красящих веществ частицами угля.

Механизм адсорбции и роль активированного угля

Процесс, который мы наблюдаем, называется адсорбцией. Адсорбция — это явление концентрирования вещества из газа или раствора на поверхности другого вещества (твердого тела или жидкости). В данном случае вещество, которое поглощается (краситель), называется адсорбатом, а вещество, которое поглощает (активированный уголь), — адсорбентом.

Активированный уголь является превосходным адсорбентом благодаря своей чрезвычайно пористой структуре. Множество микроскопических пор создают огромную удельную поверхность. Площадь поверхности одного грамма активированного угля может достигать $500-2500 \text{ м}^2$. На этой гигантской поверхности происходит "захват" и удержание молекул красителя за счет физических сил межмолекулярного взаимодействия (сил Ван-дер-Ваальса).

Таблетку угля измельчают для того, чтобы увеличить скорость адсорбции. Хотя основная адсорбционная поверхность находится внутри пор, измельчение увеличивает внешнюю поверхность контакта угля с раствором и ускоряет доступ молекул красителя к внутренним порам.

Ответ: Обесцвечивание раствора происходит за счет адсорбции — поглощения молекул красителя (адсорбата) на чрезвычайно развитой пористой поверхности активированного угля (адсорбента).

Универсальность эффекта

В тексте задания указано, что аналогичный эффект наблюдается и с другими окрашенными жидкостями, например, с растворами гуаши или акварели. Это объясняется тем, что активированный уголь является универсальным адсорбентом. Он способен поглощать широкий спектр органических и некоторых неорганических веществ, включая различные пигменты и красители. Это связано с неспецифической природой физической адсорбции, которая зависит от размера и структуры молекул, а не от их конкретного химического состава.

Поэтому, независимо от того, какие именно частицы (растворенные молекулы красителя в чернилах или взвешенные частицы пигмента в гуаши) придают цвет жидкости, пористый уголь эффективно удаляет их из объема жидкости, концентрируя на своей поверхности, что приводит к осветлению или полному обесцвечиванию раствора.

Ответ: Активированный уголь является универсальным адсорбентом, способным поглощать частицы различных красителей и пигментов, поэтому он обесцвечивает не только раствор чернил, но и растворы гуаши, акварели и многие другие окрашенные жидкости.