HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT - HẤP PHỤ • Hiện tượng bề mặt (phân cách giữa các pha) • Hấp phụ (khác hấp thụ?) • Bề mặt riêng • Hệ phân tán • Kích thước tiểu phân phân tán (phương pháp xác định: pp rây, pp kính hiển vi, pp sa lắng) • Nồng độ pha phân tán (%KL/KL, n/V…) • Sức căng bề mặt Năng lượng bề mặt б = F/2l G = б.s HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT RẮN PHÂN BIỆT 3 LOẠI HẤP PHỤ HẤP PHỤ VẬT LÝ HẤP PHỤ HOÁ HỌC • Lực hấp phụ: vật lý Lực hấp phụ: hoá học (lực Van Der Waals) (lực liên kết hoá học) • Nhiệt hấp phụ vài Kcal/mol Nhiệt phản ứng hoá học lớn • HP có tính thuận nghịch HP không thuận nghịch • Tốc độ hấp phụ nhanh Tốc độ hấp phụ chậm • Nhiệt độ tăng, HP giảm Nhiệt độ tăng, HP tăng • HP vật lý và HP hoá học luôn đi kèm nhau HẤP PHỤ TRAO ĐỔI ION • HP hoá học đồng thời với phản ứng trao đổi ion trên bề mặt rắn - lỏng HẤP PHỤ TRAO ĐỔI ION CHẤT HP TRAO ĐỔI ION: (đặc điểm, phân loại, dung lượng trao đổi ion) • Chất hữu cơ gồm 2 phần: Khung polyme không tan + Nhóm hoạt động gắn trên khung Xốp, nhiều mao quản + Nhiều nhóm HĐ dung lượng TĐ ion lớn • Phân loại: Cationit (acid mạnh -SO 3 H, acid yếu -COOH, -OH) Anionit (base mạnh R 4 NOH, base yếu R 3 NHOH) BẢN CHẤT HẤP PHỤ TRAO ĐỔI ION: • HP hoá học (HP ion chất tan từ dung dịch lên bề mặt rắn, lực HP là lực liên kết hoá học) • Phản ứng trao đổi ion trên bềmặt rắn - lỏng xảy ra đồng thời với sự HP ion HẤP PHỤ TRAO ĐỔI ION NGUYÊN LÝ HẤP PHỤ TRAO ĐỔI ION R 1 H + Me+ R 1 Me + H+ (Na+, Ca++, Mg++,…) R 2 OH + X - R 2 X + OH – (Cl -, SO 4 -2 ,…) các ion (tạp chất, hoạt chất) ỨNG DỤNG CỦA HẤP PHỤ TRAO ĐỔI ION • Loại tạp ion trong điều chế nước khử khoáng, nước cất • Điều chế, tinh chế hoạt chất từ dịch chiết • Hấp phụ dược chất tạo thuốc tác dụng kéo dài ĐẶC ĐIỂM HẤP PHỤ CHẤT KHÍ TRÊN BỀ MẶT RẮN • Bản chất là hấp phụ vật lý hoặc hấp phụ hoá học • Tốc độ hấp phụ nhanh • Khí càng dễ hoá lỏng (hơi của chất lỏng có T o sôi thấp) càng dễ hấp phụ • T o không đổi, áp suất tăng hấp phụ tăng LÝ THUYẾT HẤP PHỤ KHÍ TRÊN BỀ MẶT RẮN Hấp phụ trên bề mặt đồng nhất - phương trình Langmuir • Bề mặt HP chỉ có một số trung tâm HP • Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ 1 tiểu phân (đơn lớp) • Bề mặt hấp phụ đồng nhất • Các tiểu phân bị HP không tương tác nhau LÝ THUYẾT HẤP PHỤ KHÍ TRÊN BỀ MẶT RẮN Hấp phụ trên bề mặt không đồng nhất - phương trình của Freundlich và phương trình Temkin • Thực nghiệm cho thấy nhiệt HP giảm khi tăng độ che phủ bề mặt • Do các phân tử bị HP có tương tác lẫn nhau • Do bề mặt không đồng nhất (trung tâm HP mạnh, có nhiệt HP lớn sẽ HP trước) Hấp phụ vật lý nhiều lớp - phương trình của BET • Như giả thiết Langmuir: bề mặt hấp phụ đồng nhất • Hấp phụ nhiều lớp (tiểu phân HP ở lớp trước trở thành trung tâm HP ở lớp tiếp theo) • Từ lớp thứ 2 trở lên, nhiệt HP bằng nhau và bằng nhiệt hoá lỏng • Số lớp HP trở nên vô cùng ở áp suất bão hoà HẤP PHỤ CHẤT TAN TRONG DUNG DỊCH LÊN BỀ MẶT RẮN Tốc độ hấp phụ chậm Ảnh hưởng của dung môi • Dung môi hấp phụ cạnh tranh với chất tan • Dung môi có sức căng bề mặt càng lớn, chất tan càng dễ HP • Dung môi có nhiệt thấm ướt (bề mặt rắn) càng bé, chất tan càng dễ HP Ảnh hưởng của chất hấp phụ (chất rắn) • Chất HP có nhiều lỗ xốp (mao quản) đường kính mao quản càng nhỏ, HP càng tăng • HP xảy ra theo quy tắc Rebinder: Chất HP lên bề mặt phân cách 2 pha làm giảm sự chênh lệch độ phân cực giữa 2 pha • εrắn > εchất tan > εdung môi hoặc εdung môi > εchất tan > εrắn HẤP PHỤ CHẤT TAN TRONG DUNG DỊCH LÊN BỀ MẶT RẮN Ảnh hưởng của đặc điểm chất bị hấp phụ (chất tan) • Chất tan phân cực dễ HP lên bề mặt phân cực • Phân tử có kích thước lớn dễ bị HP hơn • Ion có điện tích càng lớn càng dễ bị HP • Ion có cùng điện tích, bán kính ion càng lớn càng dễ bị HP Quan hệ giữa lượng chất bị hấp phụ và nồng độ • Phương trình Freundlich • Phương trình Langmuir HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT CHẤT LỎNG • Phương trình Gibbs áp dụng cho sự HP chất tan lên bề mặt dung dịch C dб a = - . RT dC • dб/ dC là hoạt tính bề mặt • dб/ dC>0, a<0 hấp phụ âm, chất tan không hoạt động bề mặt • dб/ dC<0, a>0 hấp phụ dương, chất tan hoạt động bề mặt • Thiết lập phương trình Gibbs: G hệ = G bề mặt + G trong hệ = б.s + n 1 .μ 1 + n 2 .μ 2 (ở điều kiện cân bằng và dung dịch loãng) CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Định nghĩa: Là chất • Có khả năng tập tung trên bề mặt phân cách • Làm giảm sức căng bề mặt phân cách Đặc điểm cấu tạo: phân tử gồm 2 phần • Phần thân dầu (gốc hydrocacbon R) • Phần thân nước (các nhóm phân cực: -SO 3 H, -COOH, -OH, R-NH 2 ) Quan hệ giữa hoạt tính bề mặt và đặc điểm cấu tạo • Gốc R tăng, hoạt tính bề mặt tăng (R ≈ 10 - 18C) • Cùng R, độ phân cực tăng, hoạt tính bề mặt tăng • (-SO 3 H > COOH > OH phenol > OH alcol) • Tương quan giữa 2 phần thân dầu - thân nước biểu thị bằng chỉ số HLB [...]...CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Công thức tính HLB: • HLB = ∑(chỉ số nhóm thân nước) - ∑(chỉ số nhóm thân dầu) + 7 Ý nghĩa của HLB: giúp chọn lĩnh vực sử dụng chất HĐBM • • • • • • Chống tạo bọt: HLB 1 - 3 Nhũ hoá N/D: HLB 3 - . (%KL/KL, n/V…) • Sức căng bề mặt Năng lượng bề mặt б = F/2l G = б.s HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT RẮN PHÂN BIỆT 3 LOẠI HẤP PHỤ HẤP PHỤ VẬT LÝ HẤP PHỤ HOÁ HỌC • Lực hấp phụ: vật lý Lực hấp phụ: hoá học (lực. HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT - HẤP PHỤ • Hiện tượng bề mặt (phân cách giữa các pha) • Hấp phụ (khác hấp thụ?) • Bề mặt riêng • Hệ phân tán • Kích thước tiểu. áp suất tăng hấp phụ tăng LÝ THUYẾT HẤP PHỤ KHÍ TRÊN BỀ MẶT RẮN Hấp phụ trên bề mặt đồng nhất - phương trình Langmuir • Bề mặt HP chỉ có một số trung tâm HP • Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ 1 tiểu