Đang tải... (xem toàn văn)
Bài soạn thí nghiệm Hóa lý, trường Đại học Bách khoa tphcm. Bài soạn cung cấp đầy đủ các câu trả lời cho các câu hỏi lý thuyết để các bạn sinh viên K2015 về sau có thể tham khảo và thực hiện tốt bài soạn của mình để nộp trước khi làm thí nghiệm. Các câu hỏi và câu trả lời được trình bày rõ ràng, dễ hiểu và ngắn gọn. Đặc biệt có thêm bài mới Khảo sát động học phản ứng thủy phân Ester bằng phương pháp đo độ dẫn. Đây là bài được thêm vào chương trình học của môn thí nghiệm hóa lý từ năm học 20152016 trở đi. Bài thí nghiệm này thực hiện khá đơn giản tuy nhiên phần lý thuyết tương đối khó hiểu. Bài soạn này trình bày đầy đủ các biến đổi toán học để tìm ra mối liên hệ giữa nồng độ tác chất với độ dẫn. Các phương trình được trình bày một cách rõ ràng mạch lac, giúp bạn dễ dàng hiểu bài và sử lý tốt số liệu sua khi thí nghiệm.Ngoài ra, Bài soạn này thừa kế và tiếp thu một phần bài soạn của các sinh viên khóa trước K2014 và có bổ xung nhiều ở chỗ, đặc biệt là các bài Số tải vận ion, Độ dẫn dung dịch và Độ nhớt. Những bổ xung này giúp bài soạn hoàn thiện hơn và giúp sinh viên dễ hiểu hơn.
hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD BÀI SOẠN THÍ NGHIỆM HOÁ LÝ BÀI 1: NHIỆT PHẢN ỨNG Nguyên tắc hoạt động nhiệt lượng kế? Nhiệt lượng kế thiết bị có cấu tạo cho tiến hành trình nhiệt động đo hiệu ứng nhiệt trình thông qua việc đo chênh lệch nhiệt độ ∆T trước sau phản ứng NLK đc cách điện tốt Thiết lập công thức tính nhiệt trung hòa, nhiệt phân ly Q1 = W.∆T1 =∆Hhòa tan nKCl → W (∆H nhiệt hòa tan J/mol) Q2 = Qpha loãng = W∆T2 Q3= Qtrung hòa + Qpha loãng = W∆T3 → Qtrung hòa = - Qpha loãng + W∆T3 Q4 = Qtrung hòa + Qpha loãng+ Qphân ly = W∆T4 → Qphân ly = W∆T4 – ( Qtrung hòa + Qpha loãng) Tại xác định nhiệt phân ly phải biết nhiệt pha loãng nhiệt trung hòa? Nhiệt phân ly xác định cho acid yếu tác dụng với base mạnh Trong trình đồng thời xuất trình trung hòa trình pha loãng Qtổng = Qtrung hòa + Qpha loãng + Q phân ly Các giá trị Qtrung hòa Qphân ly tính theo acid hay kiềm? Nhiệt trung hòa tính theo chất có số mol phản ứng (NaOH)= 6M*10ml= 0.06 mol (HCl) = 0.1M*500ml= 0.05mol →tính theo acid Trình bày cách xác định độ chênh lệch nhiệt độ ∆T từ giá trị đo nhiệt kế beckman Xem sách nhiệt phản ứng Cách xác định số w nhiệt lượng kế công thức Q=w.∆t hcmut thí nghiệm hóa lý - - HC14HD Cách 1: dùng nhiệt hòa tan muối biết Hòa tan g gam muối khan G gam nước cất → ∆T Tra sổ tay hóa lý tính w theo phương trình: Cách 2: dùng dòng điện Q=U.I.t=W∆T (J) Tại xác định nhiệt trung hòa phải biết nhiệt pha loãng? Trong thí nghiệm trung hòa có bao gồm trình pha loãng kiềm 10 ml NaOH 6M + 500 ml HCl 1M→ 510 ml dd H+ + OH- → H2O + Qtrunghòa Vì bỏ qua nhiệt pha loãng acid? Ban đầu C HCl=0,1 M → n=0,1.0,5=0,05 mol Pha loãng n=0.5 mol Vdd=510ml → C’HCl= 0,098 Acid bị pha loãng không đáng kể nên nhiệt pha loãng ko đáng kể BÀI 2: CÂN BẰNG LỎNG LỎNG Nguyên tắc thí nghiệm với hệ chất lỏng hòa tan hạn chế vào nhau: Theo phương pháp đa nhiệt: khảo sát nhiều hỗn hợp với thành phần khác Gia nhiệt từ từ ghi lại nhiệt độ chuyển pha từ đục thành Để nguội từ từ để ghi nhiệt độ chuyển pha thành đục Tại làm thí nghiệm không để nhiệt độ môi trường cao so với nhiệt độ chuyển pha? Phenol chất dễ cháy tránh nhiệt độ cao để đảm bảo an toàn Flash point: 79 °C (174 °F; 352 K) Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ tan lẫn vào thành phần có dạng nào? Giải thích miền đồ thị đó? Đồ thị có dạng hình chuông Vùng nằm đường cong vùng đồng thể, vùng đường cong vùng dị thể Cho biết ý nghĩa nhiệt độ tới hạn (critical point)? Định nghĩa: Điểm tới hạn điểm cực trị đường cân lỏng lỏng Là điểm mà nồng độ phần mol pha hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Ý nghĩa: nhiệt độ từ điểm tới hạn trở lên hệ chất lỏng tan vô hạn vào Tại trình đun nóng hỗn hợp phải cho nhiệt độ tăng chậm khuấy mạnh hơn? Khi hỗn hợp lúc hỗn hợp chuyển từ dị thể sang đồng thể, thay đổi nhanh, nên phải tăng nhiệt độ từ từ, để quan sát điểm chuyển pha Cần khuấy mạnh để nhiệt độ hệ làm toàn chuyển từ dị thể sang đồng thể tránh tượng chuyển pha cục Trong pp đa nhiệt đẳng nhiệt , phương pháp đơn giản hơn: Pp đa nhiệt vì: Duy trì nhiệt độ ổn định phức tạp Khó định lượng xác thành phần hệ (muốn định lượng xác phải dùng burret vừa phải khuấy vừa phải giữ nhiệt) Phương pháp đa nhiệt cần vừa khuấy vừa thay đổi nhiệt độ nên đơn giản Giữ nguyên thành phần phenol nước ống nghiệm, đun không khuấy xảy tượng đục thành tượng xảy cục truyền nhiệt không đều, khó ghi nhận nhiệt độ chuyển pha Ở nhiệt độ định, với lượng nước không đổi, thêm từ từ phenol vào nước ( có khuấy trộn) lúc đầu phenol tan hết tạo dung dịch trong, bão hòa bắt đầu đục tới cho thật nhiều phenol trở lại BÀI 3: CÂN BẰNG LỎNG HƠI Thế dung dịch lí tưởng? Là dd đc tạo thành từ chất có tính chất gần giống nhau, dd mà hệ số hoạt độ cấu tử Trong tương tác phần tử loại khác hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD loại nhau, ví dụ: benzen- toluene, ethanol-methanol, diethyl etherdimethyl ether, Từ chiết suất dung dịch đo làm để xác định nồng độ dung dịch? Phương pháp lập đường chuẩn: Trước hết pha dd có thành phần xác, đo đo chiết suấ chung dd để lập thành đường n=f(x) sau dùng đường chuẩn để xác định thành phần dd biết chiết suất ( số liệu lập đường chuẩn phòng thí nghiệm cung cấp, sv cần vẽ đường chuẩn) Nêu định luật Raoult Konovalop 1? Định luật Raoult: áp suất bão hòa cấu tử tỉ lệ thuận với phần phân tử dung dịch Pi=Pi*.xi , ΣP= Định luật konovalop 1: sở lý thuyết trình chưng cất Xét hệ gồm đ lý tưởng cấu tử A B cân với pha chúng theo định luật Dalton thành phần pha tỷ lệ với số mol áp suất cấu tử pha Hệ số tách α= Tại lấy từ 3-5 giọt ngưng tụ để đo chiết suất? Lấy không đủ đo Lấy nhiều làm thay đổi đáng kể thành phần pha lỏng lại bình chưng cất làm thay đổi nhiệt độ sôi Do phải đo nhiệt độ lần trước sau lấy giọt Nếu chênh lệch 1oC phải làm lại Thành phần pha nằm cân với pha lỏng đc xác định cách nào? Đối với dung dịch lí tưởng ( hỗn hợp đồng đẳng), tính theo định luật Raoult hay định luật Konovalop Đối với hệ thực có sai lệch âm dương so định lật raoult định luật ko đúng, xác định thực nghiệm Làm thí nghiệm hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Khi chưng dung dịch có điểm đẳng phí ( sai lệch âm) sản phẩm đỉnh có thành phần điểm đẳng phí, hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ sôi cao nhiệt độ sôi cấu tử dễ bay tinh khiết BÀI 4: ĐỘ DẪN DUNG DỊCH Các giá trị độ dẫn xác định cách: Đối với dung dich điện ly mạnh λ=λ∞-a√C số liệu thực nghiệm vẽ đồ thị ta có λ∞, áp dụng với dung dịch điện ly mạnh thí nghiệm HCl, NaCl, CH3COONa để tìm giá trị λo Hệ số phân ly chất điện ly yếu quan hệ với độ dẫn công thức α=λ/λ∞ Làm để xác định hệ số cân kc chất điện ly yếu từ việc đo độ dẫn? CH3COOH CH3COO- + → Co(1-α) αCo H+ αCo Kc = = Hệ số α phụ thuộc vào độ dẫn câu 2: α=λ/λ∞ Nêu yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn dung dịch Nồng độ dung dịch Nhiệt độ Bản chất chất tan (α, λ) Trình bày cho biết điều kiện áp dụng hệ thức Onsager- Kohlrauch Độ dẫn đương lượng dung dịch chất điện ly phụ thuộc vào nồng độ nồng độ tăng lên độ dẫn λ giảm xuống Giản đồ λ=f(√C) chất điện ly mạnh λ giảm theo quy luật đương thẳng giảm nhanh √C tăng điều phù hợp theo phương trình thực nghiệm Onsager- Kohlrauch: λ=λ∞-a√C Với λ độ dẫn đương lượng λ∞ độ dẫn đương lượng giới hạn dung dịch vô loãng hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Điều kiện để áp dụng hệ thức xác việc xác định λ∞ chất điện ly mạnh ( dd loãng) Ảnh hưởng nhiệt độ: Nhiệt độ tỉ lệ thuận với độ dẫn dung dịch Vì nhiệt độ tăng ion dung dịch chuyển động tác động nhiệt độ Nguyên tắc hoạt động cầu Wheatstone Bài không sử dụng cầu Wheatstone để đo độ dẫn mà sử dụng thiết bị đo độ dẫn Do cầu Wheatstone có tính tham khảo Điện trở R3=R4, R2 biến trở đọc giá trị R1 dung dịch cần đo Đặt đầu A-B dòng điện xoay chiều Điều chỉnh biến trở R2 Volt kế V có giá trị V điện trở dung dịch điện trở biến trở ( R1=R2) Khi đo độ dẫn phải sử dụng dòng xoay chiều tần số cao cần tránh xảy tượng điện phân làm thay đổi nồng độ dung dịch ảnh hưởng tới kết đo độ dẫn BÀI 5: SỐ VẬN TẢI ION Trình bày di chuyển thay đổi đương lượng ion khu vực anod bình Hittorf? H2O → H+ + O2 + 4e lượng H+ chuyển dịch chuyển qua khu catod lượng SO42- dịch chuyển vào hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Nguyên nhân làm biến đổi nồng độ ion khu vực bình Hittorf : Do ion SO42- chuyển từ bên catod qua anod, lượng H+ sinh anod phải ứng nhiều lượng H+ chuyển đi, lượng H+ catod nhiều lượng H+ chuyển tới Trình bày định luật biểu thức định luật Faraday thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình m= k* q Tại nhiệt độ dung dịch bình Hittorf tăng lên trình điện phân Nhiệt độ ảnh hưởng đến số tải vận ion nào? Công dòng điện tác dụng làm chuyển điện tích nguyên tử dẫn tới trình điện phân mà gây nêu dòng chuyển dịch có hướng ion dung dịch, dong chuyển dịch ion va chạm với nguyên tử làm tăng động nguyên tử → tăng nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng tới độ dẫn ion λ ( xem chi tiết Độ dẫn) mà số tải tỉ lệ với độ dẫn ion Thời gian điện phân ảnh hưởng đến giá trị thí nghiệm? Thời gian điện phân ảnh hưởng đến điện lượng qua bình điện phân Hittorf xác định việc đo khối lượng đồng thay đổi điện cực Coulomb kế Viết phản ứng xảy điện cực bình điện phân Coulomb kế đồng Trên catod: Cu2+ +2e → Cu Trên anod: Cu – 2e → Cu2+ Bản chất trình điện phân dung dịch H2SO4 trình gì? Vai trò acid H2SO4 trình gì? hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bản chất trình điện phân dd H2SO4 điện phân nước Vai trò H2SO4 tạo môi trường H3O+ Viết phản ứng xảy điện cực bình Hittorf Khu catod: 2H+ + 2e → H2 ↑ Khu anod: 2H2O → 4H+ + O2 ↑ + 4e Trình bày phương pháp tính số tải từ khối lượng đồng bám vào catod Coulomb kế (m), nồng độ acid bình anod catod trước sau điện phân Mối liên hệ khối lượng đồng bám vào catod Coulomb kế với điện lượng q: Với F điện tích mol eletron ( hay đương lượng điện tử) F= 96500 Coulomb/mol Nồng độ ban đầu catod anod Co Nồng độ sau điện phân catod anod Cc Ca Thể tích dung dịch khu V Số tải H+ là: 10 Định nghĩa số tải Số tải ion tỉ số điện lượng mà ion vận chuyển với tổng điện lượng tất ion dung dịch vận chuyển BÀI 6: BẬC PHẢN ỨNG Thế bậc nồng độ, bậc thời gian? Bậc nồng độ bậc phản ứng xác định cách xác định vận tốc t=0 với loạt phản ứng có nồng độ ban đầu Co khác ( loại trừ sản phẩm phụ chất trung gian vận tốc phản ứng ) hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bậc thời gian bậc phản ứng xác định cách xác định vận tốc phản ứng xác định từ thời điểm khác phản ứng Định nghĩa bậc phản ứng Nêu cách xác định Bậc phản ứng đại lượng đặc trưng mức độ phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất tham gia phản ứng Các phương pháp xác định: Phương pháp tích phân (phương pháp thế) Phương pháp vi phân Phương pháp thời gian chuyển hóa 1/q phần chất phản ứng Na2S2O3 cho vào để làm gì? Viết phương trình phản ứng Công dụng hồ tinh bột? Na2S2O3 cho vào để cố định lượng chất phản ứng không đổi loạt thí nghiệm nồng độ Co khác tức ∆CA loạt thí nghiệm Phản ứng khảo sát sinh I2, I2 sinh phản ứng với Na2S2O3 không làm đổi màu hồ tinh bột Do Na2S2O3 lấy pippet lượng xác định lượng phản ứng ∆CA loạt thí nghiệm Phương trình: Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + NaI Công dụng hồ tinh bột xác định thời điểm mà phản ửng với hồ tinh bột lúc đạt tốc độ chuyển hóa mong muốn Tại phải ghi nhiệt độ thí nghiệm? Nhiệt độ ảnh hưởng tới số tốc độ nào? Đây phản ứng toản nhiệt nên nhiệt độ tăng lên thí nghiệm khảo sát bậc phản ứng nên phải cố định nhiệt độ để số tốc độ phản ừng không đổi Ảnh hưởng nhiệt độ: nhiệt độ tăng số tốc độ pah3n ứng tăng cụ thể hóa thông qua phương trình Trình bày rõ phương pháp xác định bậc phản ứng phương pháp tích phân vi phân Phương pháp vi phân: phương pháp Van’Hoff cần biết nồng độ c vận tốc phản ứng v ứng với thời điểm t khác Lấy loggarit phương trình ta lnv=lnk+n.lnCA số liệu thí nghiệm phương pháp bình phương cực tiểu tìm bậc phản ứng n Phương pháp tích phân : Gọi số n= 1,2,3 từ n ứng với số liệu thực nghiệm khác k’ số bậc giả sử Hoặc dùng đồ thị để chứng minh đồ thị đường thẳng bậc giả sử hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bình gồm Na2S2O3, KI, H2O bình có hồ tinh bột, K2S2O8 H2O Phải đổ bình vào bình nào, làm ngược lại không sao? Phải đổ bình vào bình đổ ngược lại đổ ngược lại lượng I2 sinh phản ứng gặp lượng hồ tinh bột nhiều bình phản ứng với lượng hồ tinh bột trước phản ứng với Na2S2O3 làm dung dịch chuyển sang màu tím nhạt nhật dẫn đến sai lệch thời gian phản ứng Vì dung dịch chuyển sang màu tím nhạt bấm ngưng kế (đồng hồ bấm giờ) ? Vì có màu tím nhạt lượng Na2S2O3 vừa phản ứng hết I2 sinh dư cho màu tím nhạt phải ngưng bấm kế để xác định thời gian phản ứng, thời điểm biến thiên ∆C thí nghiệm Trong biểu thức tính v thời điểm đầu, viết: Vì loạt phản ứng này, ∆t ∆CA tương đối nhỏ nên xem chúng dt dCA Ý nghĩa việc xác định bậc phản ứng? Xác định bậc phản ứng để xác định mức độ ảnh hưởng nồng độ tới tốc độ phản ứng BÀI 7: NGHỊCH ĐẢO ĐƯỜNG Trong công thức số tốc độ phản ứng nghịch đảo đường thay nồng độ hệ số quay góc alfa? Các chất glucose, frustose, saccharose, có tính quang hoạt, làm quay mặt phẳng phân cực Độ quay mặt phẳng phân cực lại phụ thuộc vào nồng độ chất thay nồng độ độ quay phân cực 10 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Góc đoán biến đổi góc quay alfa? Góc quay alfa giảm dần âm theo thời gian phản ứng Để đo α∞ phải đem thủy phân hỗn hợp 70oC 45’, đun trực tiếp bếp không sao? Phải đun hỗn hợp 70oC 30 phút để tăng tốc độ phản ứng nhanh đạt đến điểm kết thúc Sau đun lên phải làm nguội nhiệt độ phòng thí nghiệm xét điều kiện đẳng nhiệt Không thể đun trực tiếp khó khống chế nhiệt độ, nhiệt độ cao làm nước bay , thay đổi nồng độ ảnh hưởng đến góc quay nhiệt độ cao làm đường biến tính gây nóng cục Tại gọi phản ứng nghịch đảo đường? Tại phải tiến hành môi trường HCl? Do góc quay hỗn hợp thủy phân giảm dần trở thành âm nên gọi phản ứng nghịch đảo đường Phải tiến hành tròng môi trường HCl H+ xúc tác cho trình phản ứng Bậc phản ứng phản ứng thủy phân đường ? (giải thích dựa lý thuyết) Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ saccharose, nước ion H+ dùng làm chất xúc tác Nhưng lượng nước thực tế dùng lớn nên coi không đổi, nồng độ H+ không đổi suốt trình phản ứng tốc độ phản ứng chỏ phụ thuộc vào nồng độ saccarozo nên xem phản ứng phản ứng bậc Xác định bậc phản ứng dựa thực nghiệm Giả sử phản ứng bật 1, tốc độ phản ứng xác định theo phương trình = - kCsaccharose lấy tích phân thu số tốc độ phản ứng → 11 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Lập bảng vẽ đồ thị góc quay phân cực theo thời gian, thấy đồ thị có dạng đường thẳng, suy phản ứng bậc Tại glucose, fructose, saccharose, chất có tính quang hoạt? Glucose, fructose, saccharose chất hoạt quang ( làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng qua kính Nicon) chúng chứa carbon bất đối xứng dẫn tới toàn phân tử bất đối xứng Thiết lập phương trình tính số tốc độ = - kCsaccharose lấy tích phân thu số tốc độ phản ứng * Độ quay phân cực ban đầu: αo= a1[sac]=a1Co (1) Độ quay phân cực thời điểm cuối: α∞=a2[glu] + a3[fru]=Co(a2+a3) (2) Độ quay phân cực thời điểm t: αt= a1[sac]+ a2[glu] + a3[fru] = a1Ct + (a2+a3)(Co-Ct) (3) Từ (1) (2) → αo-α∞=Co[a1- (a2+a3)] Từ (3) (2) → αt-α∞=Ct[a1- (a2+a3)] Thay vào phương trình * → BÀI 8: ĐỘ NHỚT DUNG DỊCH CAO PHÂN TỬ Định nghĩa độ nhớt tương đối, độ nhớt riêng, độ nhớt rút gọn, độ nhớt đặc trưng Độ nhớt tuyệt đối: Đặc trưng cho ma sát phần tử lưu chất chuyển động Độ nhớt cao cao ma sát lớn thời gian chảy lưu chất lâu 12 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bởi ng ta nghĩ đo độ nhớt cách đo thời gian chảy ống mao quản Mối liên hệ tỉ lệ thuận độ nhớt thời gian chảy nhớt kế mao quản sau: ŋ= Độ nhớt tương đối: Độ nhớt riêng: ŋtđ == ŋr = ŋtđ -1 Để xem ảnh hưởng nồng độ phải tính thêm độ nhớt rút gọn: ŋrg = ŋr /C người ta thấy nồng độ cao độ nhớt rút gọn cao Khi nồng độ tiến dung dịch tiến dung môi nguyên chất ŋr đâu? Câu trả lời tiến giá trị khác độ nhớt dung môi nguyên chất tùy thuộc vào chất chất tan Do người ta đưa độ nhớt đặc trưng [ŋ] = Độ nhớt đặc trưng đo trực tiếp mà phải thông qua việc đo độ nhớt dd loãng khác từ suy độ nhớt đặc trưng đồ thị phương pháp bình phương cực tiểu Thế dung dịch cao phân tử điện ly? Dung dịch cao su/toluene dung dịch điện ly hay không điện ly? Tại sao? Là hợp chất cao phân tử trương hòa tan phân ly Không phải dung dịch cao phân tử điện ly, cao su phân ly dung dịch toluene Nguyên tắc xác định phân tử lượng hợp chất cao phân tử Độ nhớt lớn phân tử khối trung bình lớn mối liên hệ cụ thể chúng thể phương trình sau: 13 hcmut thí nghiệm hóa lý [ŋ]= k.M HC14HD a a, k hệ số phụ thuộc vào chất dung môi, chất tan nhiệt độ Nguyên nhân gây độ nhớt dung dịch cao phân tử Dưới tác dụng lực F, chất lỏng ống chuyển động chảy thành lớp theo hướng Do lớp khác chảy với vận tốc khác nên xuất lực nội ma sát lớp khác Độ nhớt hệ số tỉ lệ đặc trưng cho lực nội ma sát, cản trở chuyển động tương đối lớp chất lỏng Các điều cần ý sau làm thí nghiệm Pha dung dịch với nồng độ xác Đo dung dịch từ loãng đến đặc dần đo dung môi trước Sau lần thay dung dịch phải tráng nhớt kế vài lần dung dịch đo Tính chất đặc trưng dụng dịch cao phân tử gì? Ảnh hưởng trọng lượng phân tử đến tính chất nào? Độ nhớt dung dịch polymer cao Ảnh hưởng trọng lượng phân tử: [�]= k Ma Tại cao su hòa tan toluene Trình bày giai đoạn hòa tan cao phân tử dung môi Vì polymer trương hòa tan số chất lỏng phân tử lượng nhỏ Do linh độ phân tử dung môi lớn nhiều so với linh độ phân tử polymer nên giai đoạn phân tử dung môi thấm sau vào phân tử polymer làm cho khối lượng thể tích polymer tăng lên hình dạng giữ nguyên tạo thành gel Đối với polymer phân cực , trương trình solvat hóa nhóm chức phân cực Khi hình thành lớp solvat hóa, lượng dung môi hấp thụ vào polymer khô Tiếp theo trình trương Lượng dung môi hấp thụ gấp hang chục lần thể tích polymer 14 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bài 9: HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN BỀ MẶT CHẤT HẤP PHỤ RẮN Phạm vi ứng dụng phương trình đẳng nhiệt Freundlich, Langmuir BET Freundlich: thích hợp khoảng nồng độ (hay áp suất) trung bình, nồng độ thấp ↑Γ thường tỷ lệ thuận với C nồng độ cao � thường đạt tới trị số giới hạn độc lập với C Langmuir: áp dụng cho trường hợp hấp phụ pha khí lỏng Tuy nhiên không giải thích số đường đẳn nhiệt hấp phụ đặc biệt hấp phụ vùng nồng độ trung bình Langmuir giải thích trường hợp biên: C (hoặc P) lớn, C (hoặc P) nhỏ BET: mở rộng tổng quát lý thuyết Langmuir hấp phụ đơn lớp Các loại chất hấp phụ rắn tính chất đặc trưng chúng Hấp phụ phân tử: hấp phụ chất khoong điện giải điện giải yếu ranh giới rắn lỏng mang tính chất phân tử tuân theo định luật Gibs Quy tắc Traube: dãy đồng đẳng chất hữu độ hấp phụ giảm dần theo chiều tăng độ dài mạch carbon phân tử có kích thước lớn khó tiếp cận lỗ xốp nhỏ Quy tắc Rebinder: chất hấp phụ lên ranh giới pha diện lớp bề mặt làm cân nồng độ phân cực hai pha Hấp phụ ion: xảy dung dịch chất điện ly Hấp phụ chọn lọc: có điện tích bán kính phù hợp Bán kính lớn khả bị hấp phụ lên bề mặt lớn Độ hấp phụ phụ thuộc nhiều vào chất ion Hấp phụ trao đổi: số chất hấp phụ có cấu trúc mạng chặt chẽ, cân dung dịch ion bề mặt có linh động cao Có khả hấp phụ lượng ion từ dung dịch, đẩy lượng tương đương ion khác có dấu vào dụng dịch, chúng chất trao đổi ion Nêu ứng dụng thực tế hấp phụ lỏng-rắn khí-rắn Cho ví dụ tên chất hấp phụ rắn 15 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Các ion K+, NH4+ thức ăn bón vào đất Khi hạt keo đất hấp phụ ion co ion Ca2+, Mg2+ bị đẩy lượng tuong đương, thay đổi lý hóa tinh cho đất sau thời gian Làm mềm nước phương pháp trao đổi ion Nhựa Catonoid dùng dạng hạt có chứa Na+ Than hoạt tính dùng để xử lí nức thải Có cần cân xác 1,0000g than hoạt tính hay cần cân xác 1,xxxxg hay 0,9xxxg Giải thích? Không cần cân xác 1,0000g than hoạt tính cân có sai số phép đo Định nghĩa bề mặt riêng chất hấp phụ Làm để xác định bề mặt riêng chất hấp phụ? Bề mặt tính 1g vật hấp phụ gọi bề mật chất hấp phụ Cách xác định bề mặt chất hấp phụ So= � ∞ N.A0 (m2/g) N: 6,023 1023 A0: diện tích chiếm chỗ trung bình phân tử chất bị hấp phụ Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ Lượng chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: Bản chất chất hấp phụ chất bị hấp phụ Nồng độ chất bị hấp phụ Nhiệt độ, vv Định nghĩa: hấp phụ, chất hấp phụ, chất bị hấp phụ Sự hấp phụ: tượng thay đổi nồng độ chất ranh giới pha so với long pha Chất hấp phụ: chất bề mặt có hấp phụ xảy Chất bị hấp phụ: chất mà tụ tập bề mặt phân chia pha 16 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Trình bày phương pháp xử lí số liệu thực nghiệm để xác định số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Độ hấp phụ: � = Từ số liệu thực nghiệm dựng đồ thị C/ � theo C, suy k, � ∞ BÀI 10: KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ESTE Trong khảo sát động học phản ứng thủy phân este thay nồng độ độ dẫn chúng có mối liên hệ sau: Phản ứng thủy phân ethyl acetat : Ban đầu CH3COOC2H5 C0 NaOH C0 Phản ứng Ct Ct C0-Ct C0-Ct → CH3COONa C2H5OH Ct Ct Độ dẫn ban đầu: Χ0 = λOH- C0 + λNa+ C0 (1) Độ dẫn thời điểm kết thúc phản ứng: X∞= XCH3COONa = λCH3COO- C0 + λNa+ C0 = λCH3COO- C0 - λOH-C0 + λNa+ C0+ λOH-C0 ( thêm vào bớt ra) 17 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Χ0 → C0= (X∞- Χ0)/( λCH3COO λOH-) (2) Độ dẫn thời điểm τ: Χτ = λNa+C0 + λOH- (C0-Cτ) +λCH3COO- C0 =Χ0 +Cτ( λCH3COO λOH-) (3) → Cτ= (Xτ-X0)/ ( λCH3COO λOH-) (nồng độ thời điểm τ) (4) Từ (4) (2) → C0- C= (X∞- Xτ) / ( λCH3COO λOH-) (3) (5) Xác định bậc phản ứng: (Thực chứng minh bậc phản ứng bậc cho ) Dùng phương pháp tích phân ( sách ‘Hóa lý tập động học xúc tác’ trang 38) Từ biến số thời gian nồng độ (được xác định từ việc đo độ dẫn biểu thức 1,2,3,4,5 ) vẽ đồ thị ứng với bậc phản ứng Đồ thị thẳng suy bậc Xong Cách lập đồ thị: Phản ứng bậc Nhân vế cho 18 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Thay (4) (5) vào phương trình Chuyển vế: Y = A +B X Bình phương cực tiểu vẽ đồ thị suy k=B/C0 Trong nhiệt độ khác có k khác nhau: Năng lượng hoạt hóa Ea: T : nhiệt độ (K) Ea : ( J/mol.K) R: 8.314 ( J/mol.K) K: hệ số tốc độ phản ứng phương trình động học ( đơn vị tùy thuộc bậc phản ứng) Xem Ea không đổi khoảng nhiệt nhỏ Từ tính Ea 19 [...]... nguyên tạo thành gel Đối với polymer phân cực , sự trương bắt đầu từ quá trình solvat hóa những nhóm chức phân cực Khi hình thành lớp solvat hóa, lượng dung môi được hấp thụ vào polymer khô Tiếp theo là quá trình trương Lượng dung môi được hấp thụ có thể gấp hang chục lần thể tích polymer 14 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bài 9: HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN BỀ MẶT CHẤT HẤP PHỤ RẮN 1 Phạm vi ứng dụng... Nêu 3 ứng dụng thực tế của sự hấp phụ lỏng-rắn và khí-rắn Cho ví dụ 3 tên chất hấp phụ rắn đó 15 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Các ion K+, NH4+ là thức ăn của cây được bón vào đất Khi hạt keo đất hấp phụ các ion này sẽ co các ion Ca2+, Mg2+ bị đẩy ra một lượng tuong đương, thay đổi lý hóa tinh cho đất sau một thời gian Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion Nhựa Catonoid được dùng ở dạng hạt có... nghiệm hóa lý HC14HD Χ0 → C0= (X∞- Χ0)/( λCH3COO λOH-) (2) Độ dẫn tại thời điểm τ: Χτ = λNa+C0 + λOH- (C0-Cτ) +λCH3COO- C0 =Χ0 +Cτ( λCH3COO λOH-) (3) → Cτ= (Xτ-X0)/ ( λCH3COO λOH-) (nồng độ tại thời điểm τ) (4) Từ (4) và (2) → C0- C= (X∞- Xτ) / ( λCH3COO λOH-) (3) (5) Xác định bậc phản ứng: (Thực ra là chứng minh bậc phản ứng là bậc 2 vì trong bài đã cho ) Dùng phương pháp tích phân ( sách Hóa lý. .. phản ứng là 2 Đồ thị thẳng suy ra bậc 2 Xong Cách lập đồ thị: Phản ứng bậc 2 Nhân 2 vế cho 18 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Thay (4) và (5) vào phương trình trên Chuyển vế: Y = A +B X Bình phương cực tiểu hoặc vẽ đồ thị suy ra k=B/C0 Trong 2 nhiệt độ khác nhau có 2 k khác nhau: Năng lượng hoạt hóa Ea: T : nhiệt độ (K) Ea : ( J/mol.K) R: 8.314 ( J/mol.K) K: hệ số tốc độ phản ứng trong phương trình động...hcmut 2 thí nghiệm hóa lý HC14HD Góc đoán sự biến đổi của góc quay alfa? Góc quay alfa sẽ giảm dần về 0 rồi âm theo thời gian phản ứng 3 Để đo α∞ phải đem thủy phân hỗn hợp ở 70oC trong trên 45’, đun trực tiếp trên bếp được... định bậc phản ứng dựa trên thực nghiệm Giả sử phản ứng bật 1, tốc độ của phản ứng có thể xác định theo phương trình = - kCsaccharose lấy tích phân thu được hằng số tốc độ phản ứng → 11 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Lập bảng vẽ đồ thị góc quay phân cực theo thời gian, thấy đồ thị có dạng đường thẳng, suy ra phản ứng bậc 1 7 Tại sao glucose, fructose, saccharose, là các chất có tính quang hoạt? Glucose,... của chất ở trên ranh giới pha so với trong long của pha Chất hấp phụ: chất trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra Chất bị hấp phụ: chất mà được tụ tập trên bề mặt phân chia pha 16 hcmut 8 thí nghiệm hóa lý HC14HD Trình bày phương pháp xử lí số liệu thực nghiệm để xác định các hằng số của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Độ hấp phụ: � = Từ số liệu thực nghiệm dựng đồ thị C/ � theo C, suy ra k,... độ nhớt đặc trưng Độ nhớt tuyệt đối: Đặc trưng cho ma sát giữa các phần tử lưu chất khi chuyển động Độ nhớt cao càng cao ma sát càng lớn do đó thời gian chảy của lưu chất càng lâu 12 hcmut thí nghiệm hóa lý HC14HD Bởi vậy ng ta mới nghĩ ra đo độ nhớt bằng cách đo thời gian chảy trong ống mao quản Mối liên hệ tỉ lệ thuận giữa độ nhớt và thời gian chảy trong nhớt kế mao quản như sau: ŋ= Độ nhớt tương đối:... tắc xác định phân tử lượng của các hợp chất cao phân tử Độ nhớt càng lớn thì phân tử khối trung bình càng lớn và mối liên hệ cụ thể giữa chúng được thể hiện trong phương trình sau: 13 hcmut thí nghiệm hóa lý [ŋ]= k.M HC14HD a a, k là hệ số phụ thuộc vào bản chất dung môi, chất tan và nhiệt độ 4 Nguyên nhân gây ra độ nhớt của dung dịch cao phân tử Dưới tác dụng của lực F, các chất lỏng trong ống chuyển... thành âm nên gọi là phản ứng nghịch đảo đường Phải tiến hành tròng môi trường HCl vì H+ là xúc tác cho quá trình phản ứng 5 Bậc phản ứng của phản ứng thủy phân đường là bao nhiêu ? (giải thích dựa trên lý thuyết) Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ saccharose, nước và ion H+ dùng làm chất xúc tác Nhưng lượng nước thực tế dùng rất lớn nên coi như không đổi, còn nồng độ H+ là không đổi trong suốt quá