平均細孔径が約1nmの粒状活性炭で液相からの銅イオンの吸着を行っているのですが、活性炭表面に吸着している銅イオンだけを洗浄したいのです。しかし、良い方法が思いつかないのでどうすれば良いか教えてください。
また、活性炭表面に銅イオンが吸着していないことを証明する方法も教えていただけると助かります。

A 回答 (1件)

銅イオンだけはムリでしょう。

やはり硝酸で煮るのかな。

>銅イオンが吸着していないことを証明する方法、
乱暴だけど、酸素気流中、石英管に白金ボートに入った試料を炉の中で加熱します。
後で燃え残った灰を定性分析するのはいかが?
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Q吸着等温線は温度に関係なく同じでしょうか。

実験で吸湿剤として塩化カルシウムを使っているのですが、吸着剤とはいったい何なのか?という疑問が湧き、いろいろ検索しているのですが、いくら検索してもなかなかヒットしないことがあり質問させていただきました。
ご存知の方いらっしゃいましたら、お手数ですが教えてください。

以下、質問です。
(1)吸着剤とは、相対湿度が同じ場合、どの温度でも吸湿量は一定になるのでしょうか
(2)吸着等温線はすべての温度で同じカーブを描くという解釈は正しいでしょうか。
(3)(1)と(2)は、物理吸着と化学吸着で答えは異なるのでしょうか。

(4)塩化カルシウムの場合、室温に置いておくと潮解して水溶液になりますが、その状態でもまだ水分を吸い続けるのでしょうか。水溶液の塩化カルシウム濃度がどこまで水を吸うのでしょうか。
また、室温で潮解した場合は、6水和物で正しいですか?それを60℃以下の低湿度で乾燥させた場合、元の無水の状態まで復帰するものでしょうか。(一部は水分残っていたらそこだけ何水和物なのでしょう・・)

よろしければ何でも結構ですので、情報いただければ幸いです。宜しくお願い致します。
また、こういう細かい内容を効率よく調べる手法などがありましたら教えていただけますと幸いです。(図書館で参考書を引くしかないのでしょうか・・)

実験で吸湿剤として塩化カルシウムを使っているのですが、吸着剤とはいったい何なのか?という疑問が湧き、いろいろ検索しているのですが、いくら検索してもなかなかヒットしないことがあり質問させていただきました。
ご存知の方いらっしゃいましたら、お手数ですが教えてください。

以下、質問です。
(1)吸着剤とは、相対湿度が同じ場合、どの温度でも吸湿量は一定になるのでしょうか
(2)吸着等温線はすべての温度で同じカーブを描くという解釈は正しいでしょうか。
(3)(1)と(2)は、物理吸着と化学吸着で...続きを読む

Aベストアンサー

専門じゃないので正確なことはわかりませんが、

(1)、(2)温度によって変わると思います。
→エントロピー、エンタルピーが温度によって変わるから。

(3)化学吸着と物理吸着で答えは異なると思います。

(4)すみませんわかりません。

化学便覧、化学大辞典、論文検索で調べると良いと思います。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=188572

Q銅イオンとニッケルイオンが共存する水溶液からの銅の抽出について

先日実験を行いましたが、どうしても分からない事があるので質問をさせていただきたいと思います。

実験の概要は

「銅イオンとニッケルイオンが共存する水溶液から、銅イオンをまずチオシアン酸銅(I)として有機層に抽出して、水溶液にとどまるニッケルイオンから分離する。次に無色のチオシアン酸錯体をジエチルジチオカルバミン酸錯体に変換して、その吸光度から銅を定量する」

というものです。具体的には、


(1)7本の分液ロート全てに

(1)1%チオシアン酸ナトリウム水溶液2cm^3
(2)10%硝酸カリウム水溶液5cm^3
(3)1%アスコルビン酸水溶液3cm^3
(4)0.01M硝酸1cm^3


を加える。次に分液ロート全てに

4-メチル-2-ペンタノン(MIBK)を正確に10cm^3加える。


(2)2~6番目の分液ロートには1.5*10^-4Mに調整した銅(II)イオン標準溶液をそれぞれ1.00,2.00,3.00,4.00,5.00cm^3加え、7番目には銅とニッケルが共存する試料溶液を3cm^3加える

(3)それぞれの分液ロートから水層をとりのぞき、0.1%ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを約10cm^3加えて有機層のみを取り出す



というものです。この後検量線を作って濃度を求めるところは問題ないのですが、上述の操作で疑問点がいくつかあります。
それは(1)の作業でくわえる(2)と(4)の試薬がどういう働きをするかというものです。
(1)は銅(II)イオンを銅(I)イオンに還元するため、(3)はチオシアン酸銅(I)として銅を有機層に抽出するためと考えられますが…

先日実験を行いましたが、どうしても分からない事があるので質問をさせていただきたいと思います。

実験の概要は

「銅イオンとニッケルイオンが共存する水溶液から、銅イオンをまずチオシアン酸銅(I)として有機層に抽出して、水溶液にとどまるニッケルイオンから分離する。次に無色のチオシアン酸錯体をジエチルジチオカルバミン酸錯体に変換して、その吸光度から銅を定量する」

というものです。具体的には、


(1)7本の分液ロート全てに

(1)1%チオシアン酸ナトリウム水溶液2cm^3
(2)10%硝...続きを読む

Aベストアンサー

推測で申し訳ありませんが・・・

チオシアン酸ナトリウム水溶液の液性は弱アルカリだと思いますので、
銅イオンを含む水溶液に添加した場合、一部が水酸化物となり、水相に
留まる可能性が生じます。
それでは「定量」には支障がありますので、「(4)0.01M硝酸」はそれを防ぐ
為のpH調整として加えているのではないでしょうか。


残るのは「(2)10%硝酸カリウム」ですが・・・もしかしたら、チオシアン酸
イオンへの配位子交換を速やかに行わせるため、かもしれません。

どういうことかというと・・・

例えば検体がキレート剤を含んでいた場合、キレート剤は複数の原子で
銅イオンに配位しているため、なかなかチオシアン酸イオンへの配位子が
交換しない可能性が考えられます。
このとき、配位力が弱い配位子が多量にあれば、競争によって一時的に
キレートが外れる可能性は高くなります。
一方、一旦銅(I)イオンにチオシアン酸イオンが配位すると、生じた錯体は
有機相への溶解度が高いためにそちらに移動し、水相に留まる硝酸イオン
やキレート剤との再結合を免れることができます。

このため、キレート剤とチオシアン酸イオンだけで競争するのに比べ、
別の弱い配位子が存在した方が、銅(I)イオンが有機相に取り込まれる
のが早くなる可能性がある、という推測です。

 *今回の実験の検体にキレート剤が含まれているとは思いませんが、
  例えば実際の工場排水の水質検査などになれば、そういったものが
  共存する場合もあり得るので、「定量方法」としてはそれらの存在を
  前提とした手順になっている必要があるわけです。

推測で申し訳ありませんが・・・

チオシアン酸ナトリウム水溶液の液性は弱アルカリだと思いますので、
銅イオンを含む水溶液に添加した場合、一部が水酸化物となり、水相に
留まる可能性が生じます。
それでは「定量」には支障がありますので、「(4)0.01M硝酸」はそれを防ぐ
為のpH調整として加えているのではないでしょうか。


残るのは「(2)10%硝酸カリウム」ですが・・・もしかしたら、チオシアン酸
イオンへの配位子交換を速やかに行わせるため、かもしれません。

どういうことかというと...続きを読む

Q異なる温度での吸着量の計算式による比較

私は、吸着という現象を勉強しているのですが解らないことがあり質問させていただきます。

真空(1x10-3Pa程度)に引いたセル内(セル室壁温度は常温:27℃)にプラスチックを入れ、
10mmφのプレートをプラスチック近傍に設置して、プレート温度のみを5℃に設定して1週間真空を引いた状態にした後、大気にしてプレートを観察するとプレート面上にプラスチックから揮発した可塑剤が液体となって(凝縮されて)多く付着しています。

一方、プレート温度のみを20℃に設定して1週間真空を引いた状態にした後、大気にしてプレートを観察するとプレート温度が5℃の時よりも少なく付着しています。

この2種類の温度(5℃と20℃)での付着している可塑剤の付着量を計算式で表し、どの程度差があるのか比較したいと思ってますが、計算式での求め方を教えていただけませんでしょうか。

横軸に経過時間、縦軸に吸着量としてグラフにすると経過時間とともに吸着量が飽和してくるようなイメージを持っていて、吸着頻度、脱離頻度とその差で計算してみたのですが、経過時間との関係が良く分かりませんのでご教授お願いいたします。

私は、吸着という現象を勉強しているのですが解らないことがあり質問させていただきます。

真空(1x10-3Pa程度)に引いたセル内(セル室壁温度は常温:27℃)にプラスチックを入れ、
10mmφのプレートをプラスチック近傍に設置して、プレート温度のみを5℃に設定して1週間真空を引いた状態にした後、大気にしてプレートを観察するとプレート面上にプラスチックから揮発した可塑剤が液体となって(凝縮されて)多く付着しています。

一方、プレート温度のみを20℃に設定して1週間真空を引いた状態にした後、大気...続きを読む

Aベストアンサー

どのような理論モデルを使うかなんて、同じ系であっても何を再現したいのかによって変わるわけで、何が正解かなんて他人に分かるわけがないのですが、

・プレート温度によって最終的な吸着量が違うこと
・吸着量の時間依存性が出せること

この2つが満たされていればいいのなら、下記のようなモデルが比較的分かりやすいモデルになると思います。


単位時間・単位面積に吸着する分子数
=単位時間・単位面積に入射する分子数(ν)×入射した分子が吸着する確率(q)

νは気体分子運動論から求まり、気体分子の分圧に比例する量になりなります。真空引きした直後の振る舞いを考えるのでなければ時間によらない定数になるはずです。
qは1と仮定して差し支えない事が多いと思います。


また、脱離に関しては
単位時間・単位面積から脱離する分子数
=単位面積の分子数(σ)/分子の平均滞在時間(τ)

あるエネルギーE以上になった分子が脱離するのだと考えれば
τ=τ0 exp(-E/kT)
の形で与えられます。特に理由がなければτ0とEはσや温度によらないと仮定した方が単純になります。

このモデルでは吸着量の時間依存性は
dσ/dt=qν-σ/τ
を解くことで求まる事になります。

どのような理論モデルを使うかなんて、同じ系であっても何を再現したいのかによって変わるわけで、何が正解かなんて他人に分かるわけがないのですが、

・プレート温度によって最終的な吸着量が違うこと
・吸着量の時間依存性が出せること

この2つが満たされていればいいのなら、下記のようなモデルが比較的分かりやすいモデルになると思います。


単位時間・単位面積に吸着する分子数
=単位時間・単位面積に入射する分子数(ν)×入射した分子が吸着する確率(q)

νは気体分子運動論から求まり、気体分...続きを読む

Q液相の場合BET吸着理論から得られる情報を教えてください

私自身ほぼ何も分かっていないのでBETのグラフを書いた場合、そのグラフの傾向から何が分かるのか教えてください。吸着剤は活性炭です。
(例:グラフの傾きが○○だから××が分かるみたいな感じで・・・)

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BET法は普通は液体窒素温度での窒素ガスの固体への吸着で表面積を評価するものです。その他のガス(たとえばAr)の吸着も使いますが、いずれにせよ気相からの多分子層吸着の解析であり、液相吸着で使われる理論ではありません。縦軸の吸着量はどんな量を使いましたか?横軸は通常は平衡ガス圧ですが、何を使ったのでしょう。

Q吸着の温度

吸着という現象を勉強しているのですが解らないことがあり質問させていただきます。
参考書を読むと液体窒素温度で測定した際の理論が多くのっています(というか殆どですね)、液体窒素温度で測定したときは吸着量自体も多いのですが25℃とかの常温にすると殆ど吸着してくれません。これは何故なのでしょうか?周囲の人に聞いたところ分子が活性化するためと言われましたが、活性化すると何故吸着しないのですか?
また、同じ理由なのかもしれませんが、液体窒素温度でHeが吸着しない理由も教えてください。

基本的過ぎるためか、WEBサイトを探してみてもうまくヒットしません。申し訳ありませんがご教授ください。
(基本的なことが記載されているサイト等をご存知でしたらそれも教えてください)

Aベストアンサー

> 液体窒素温度で測定した際の理論が多くのっています

理論に温度が何度であるかははとくに関係ありません.なので,読み方が何かおかしいと思われます.

液体窒素温度での窒素吸着は広く行われますが,それは窒素の物理吸着を測るためです.物理吸着というのは,基本的には凝縮,つまり気体が液化する現象ですから,その圧力での沸点以上ではおこりようがありません.液体窒素温度では 1 atm の窒素が凝縮平衡(気液平衡,つまり気体と液体が共存できる)になります.この温度でこれより低い圧力では本当はすべて気体になるはずですが,固体の表面ではある程度の量は凝縮して(液体といえるかどうかは議論の余地がある)存在できるというのが物理吸着の本質です.
本質的に気体の液化現象なので,温度が高ければ液化しにくい,それは分子運動が激しくなるからだ,という基本理解は必要でしょう.

窒素を液体窒素温度で吸着させるのであれば,1 atm で吸着量∞になるはずであり(液化がおこる),それ以下の圧力では有限の吸着量が得られるわけです.温度を上げればより高圧にしなければ同じ吸着量は得られません.逆に温度を下げれば同じ圧力でも吸着量は増えます.このことから,(常圧での)沸点をはるかに超えた温度では,圧力をよほど上げなければ吸着はおこりません.

ただし.常温では窒素は圧力をいくら上げても液化しません(超臨界状態).なので,常温での窒素吸着は,たとえ高圧にしても BET 型の挙動にはならないでしょう.He は確認していませんが,77K でも超臨界状態のような気がします.

> 液体窒素温度で測定した際の理論が多くのっています

理論に温度が何度であるかははとくに関係ありません.なので,読み方が何かおかしいと思われます.

液体窒素温度での窒素吸着は広く行われますが,それは窒素の物理吸着を測るためです.物理吸着というのは,基本的には凝縮,つまり気体が液化する現象ですから,その圧力での沸点以上ではおこりようがありません.液体窒素温度では 1 atm の窒素が凝縮平衡(気液平衡,つまり気体と液体が共存できる)になります.この温度でこれより低い圧力では本当はす...続きを読む

Q液相での吸着

ある分子を直径3cmと仮定したとき、最大吸着量を2として、活性炭1gあたりの表面積を算出してください。

Aベストアンサー

なんかの課題ですか?
課題の丸投げは規約に引っかかりますよ。

Q薄膜成長での吸着と吸収スペクトルの関係

私は、真空中での薄膜の成長について研究しています。ある文献で、成長分子の基板への吸着の度合いを表すパラメータとして、吸着定数(sticking coefficient)なるものが出てきました。この吸着定数についてその文献では、薄膜の吸収スペクトルのうち、波長がQ帯(550nm~1000nm)の強度から決定されると書かれているのですが、そのメカニズムがわかりません。どなたか、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

補足があったので再度登場します。フタロシアニンを基板上に薄膜化するという話ですので,Q帯における吸収で間違いありません。たとえば,固相状態でのフタロシアニンは772 nmに吸収ピークを有します。もちろん,金属が配位すれば吸収ピークも変化しますが,手元の資料(色素ハンドブック)を見ると,その場合でもみな600 nm以上のところにピークがあるようです。
 したがいまして,吸着定数の概念は吸光度に関連していると思いますが,吸着定数そのものについては私もわかりません。たぶん,基板上のフタロシアニンですから,吸収スペクトル測定は「反射法」によるものと想像されます。薄膜の成長の度合いを吸収法で正確に測定することは結構たいへんだと思います。
 以上,回答になっていませんが,参考まで

Q活性炭の吸着について

o,p-ニトロフェノールを合成し、分離しました。

初めにo-ニトロフェノールを水蒸気蒸留にて分離し、その後p-ニトロフェノールを分離しました。
p-ニトロフェノールを分離する際、活性炭を加え、加熱して熱いうちに吸引濾過をして結晶を析出させました。

このときの活性炭の役割は何でしょうか??
ちなみに、p-ニトロフェノールを析出させる過程で、水酸化ナトリウムや塩化ナトリウム、食塩水などを使いました。

Aベストアンサー

混酸(硫酸+硝酸)によるフェノールのニトロ化を行ったのだと思いますが、
だとすると、反応後の溶液は、副生したタールで真っ黒だったと思います。

水蒸気蒸留で分離できるo-ニトロフェノールは、一旦蒸気にすることで
タールから分離できますが、p-ニトロフェノールはタールと共存したままです。
この状態では、ろ過を行っても、目的物もタールもろ紙を通過してしまいます。

そこで、液体のタールを活性炭に吸着させることで、ろ紙を通れなくし、
ろ過による分離を可能にしている、ということだったと記憶(※)しています。
(目的物のp-ニトロフェノールは、水に溶けているか、溶けきっていなくても、
 加熱により融点以上となって液体化しているため、ろ紙を通過可能)

※高校化学部所属時、バニリン(バニラ香料)の合成原料として、やたらに
  作った記憶から。

Q公害防止管理者(水質)・活性炭吸着とベンゼンの関係

はじめまして
公害防止管理者(水質)の勉強をしています。
有害物の処理、
ベンゼンの処理には活性炭が使用できるとの事、
ただし「吸着はあまり多くない」というのが
私の頭を悩ませています。

そのそも活性炭吸着の吸着は
脂肪族より芳香族が吸着しやすい
親水性より疎水性
分子量の大きなものなど特徴があります。

ベンゼンといえば「芳香化合物」の「芳香」の元?
有機溶媒で水に溶けにくいはず
(そもそもベンゼンは芳香族化合物でも他の化合物と
はまったく別物性質があるとか)
なのに吸着量が少ないのは疑問
そこで推測を立ててみました。

1、ベンゼンは他の芳香化合物とくらべると水に溶けやすい(だとしたら何故)
2、吸着という現象が起こるので、置換反応、
  酸化還元反応しにくいしやすいという概念が当てはまらない
3、あのC6H6の世にも奇妙なケクレを悩ませた形に秘密がある
  薬の合成になくてはならないものだとか

私の化学の知識なんて、無いも同然
どなたかその素晴らしい知識を私にご披露ください^^;
よろしくお願いいたします。

はじめまして
公害防止管理者(水質)の勉強をしています。
有害物の処理、
ベンゼンの処理には活性炭が使用できるとの事、
ただし「吸着はあまり多くない」というのが
私の頭を悩ませています。

そのそも活性炭吸着の吸着は
脂肪族より芳香族が吸着しやすい
親水性より疎水性
分子量の大きなものなど特徴があります。

ベンゼンといえば「芳香化合物」の「芳香」の元?
有機溶媒で水に溶けにくいはず
(そもそもベンゼンは芳香族化合物でも他の化合物と
はまったく別物性質があるとか)
なのに...続きを読む

Aベストアンサー

一応、化学をやってた者ですが・・・「活性炭へのベンゼンの吸着量が多くない」とは知らなかった上に、Webで調べてもわからなかったのですが(汗)

さて、「吸着量は多くない」というのが、例えば「トルエンに比べて」なのか「タールに比べて」なのかによって、話は大きく変わってきます。
以下、2つの場合を想定して、推測を述べます。
(なお、ベンゼンの活性炭への吸着は、共有結合をつくるような化学反応ではありません。また、水に溶けやすいということもありません)

1)同程度の分子量であるトルエン等に比べても少ない場合:
ベンゼンは平面六角形型で、対称性の高い分子です。
(言ってみれば「円に近い形」)
このため、活性炭の微細孔に入った場合であっても、引っ掛からずにまた出てきてしまう(=吸着が弱い)、という可能性が考えられます。
(トルエンの場合、メチル基が1個ある分、引っ掛かりができる、と)
・・・これが事実だとすると、souitirou-haneiさんの「3、あのC6H6の世にも奇妙なケクレを悩ませた形に秘密がある」との推測が当たっていることになります。

2)比較の対象が、タール分のように、ベンゼンよりも遙かに分子量が大きいものだった場合:
この場合は、「粒よりも紐の方が他のものに引っ掛かりやすい」のと同じで、ベンゼンのような小さい分子よりも、高分子(=紐状・帯状・膜状)の方が吸着されやすい、という説明ができます。


・・・あまり化学的でない回答になってしまいましたが、以上が私の推測です。

一応、化学をやってた者ですが・・・「活性炭へのベンゼンの吸着量が多くない」とは知らなかった上に、Webで調べてもわからなかったのですが(汗)

さて、「吸着量は多くない」というのが、例えば「トルエンに比べて」なのか「タールに比べて」なのかによって、話は大きく変わってきます。
以下、2つの場合を想定して、推測を述べます。
(なお、ベンゼンの活性炭への吸着は、共有結合をつくるような化学反応ではありません。また、水に溶けやすいということもありません)

1)同程度の分子量であるトルエン等...続きを読む

Q金属銅と銅イオン

いきなり唐突なんですが「銅イオン」と「金属銅」ってどうちがうのですか?

Aベストアンサー

単刀直入なお答えが続きましたので、多少補足します。
「金属銅」は元素、銅(Cu)の単体で、ご存知のように「金属」です。
金属ですから導電性もありますし、熱伝導も優れています。磨けば光ります。また、金と「固溶体」を作り金の「やわらかさ」を補う事が出来るなど、ある意味合金の王様でもあるでしょう。
元素銅はイオン化傾向(酸化電位と同意義)が水素より小さく、よって酸と反応して水素を発生しながら溶けるということはありません。
社寺の屋根などに使われることから分かるように耐候性にも優れています。
wiki↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%85
「銅イオン」銅イオンは元素銅から電子が1ないし2失われた化学種です。
Cu^1+ は正四面体配位が安定で、酸化物の色はくすんだ銅色、テトラキスアセトニトリル銅(+1)などは無色透明。一般に空気中の酸素で酸化され易くCu^+2に変わります。酸化物は整流能(ダイオード)があるので昔は整流器に使われたとか(wiki様のお達し)

Cu^+2 は平面四配位が安定で、硫酸銅五水和物の深い青が有名(水に31.7g/100mLaqも溶ける)、但し、無水物は無色。配位子によって淡緑にも濃緑にもなります。Cu^1+より扱いやすく、電気分解して純粋な銅を作る電解精錬に使われます。

銅イオンはイオン結晶を作り常温では上記酸化銅のような例を除き導電性はありません。

実験室では昔、窒素ガス中の微量酸素を除くのに金属銅粉末を詰めたガラス管を電気で加熱して使いました。Cu^1+の間は分かりませんがCu^+2ができはじめると黒っぽくなるので、今度は純水素を流しながら加熱します。すると銅が還元され水が滴り落ちてきます…。(昔の人は大変だった)
長すぎました…、失礼。
m(_ _)m

単刀直入なお答えが続きましたので、多少補足します。
「金属銅」は元素、銅(Cu)の単体で、ご存知のように「金属」です。
金属ですから導電性もありますし、熱伝導も優れています。磨けば光ります。また、金と「固溶体」を作り金の「やわらかさ」を補う事が出来るなど、ある意味合金の王様でもあるでしょう。
元素銅はイオン化傾向(酸化電位と同意義)が水素より小さく、よって酸と反応して水素を発生しながら溶けるということはありません。
社寺の屋根などに使われることから分かるように耐候性にも優れてい...続きを読む


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