Hóa lý: các hiện tượng bề mặt

63 4K 3
Hóa lý: các hiện tượng bề mặt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

I. Naêng löôïng beà maët II. Söï haáp phuï treân ranh giôùi dung dòch loûng – khí III. Söï haáp phuï khí vaø hôi treân chaát haáp phuï raén IV. Söï haáp phuï treân ranh giôùi loûng – raén sức căng bề mặt: Ñònh nghóa : Laø löïc taùc duïng treân 1 ñôn vò ñoä daøi cuûa beà maët phaân chia pha tieáp tuyeán vôùi beà maët, coù khuynh höôùng laøm giaûm dieän tích beà maët. Kí hieäu:  (Nm ; dyncm) Ñoåi ñôn vò: 1 dyncm = 103Nm. Naêng löôïng (töï do) beà maët Laø coâng tieâu toán ñeå taêng dieän tích beà maët = söï cheânh leäch theá naêng giöõa caùc phaân töû trong pha theå tích vaø trong lôùp beà maët. dES = .dS 1. Coù bao nhieâu naêng löôïng ñöôïc giaûi phoùng khi coù nhieàu haït nhoû baùn kính r=2.103mm hôïp thaønh moät gioït nöôùc lôùn baùn kính R = 2mm. 2. Tính ñoä cao cuûa coät chaát loûng daâng leân trong oáng mao quaûn thuûy tinh coù baùn kính 0,5µm. Bieát  vaø  cuûa caùc chaát loûng khaùc nhau:

Chương 1: CÁC HIỆN TƯNG BỀ MẶT I Năng lượng bề mặt II Sự hấp phụ ranh giới dung dòch lỏng – khí III Sự hấp phụ khí chất hấp phụ rắn IV Sự hấp phụ ranh giới lỏng – rắn 11/14/16 607013 - Chương 11/14/16 607013 - Chương PHA KHÍ Phâ Phâ nntửtửtrê trê nnbề bềmặ mặ tt PHA NGƯNG TỤ 11/14/16 607013 - Chương Phân tử bên pha thể tích I NĂNG LƯNG BỀ MẶT Đònh nghóa•1 : Sức căng bề mặt: - Là lực tác dụng đơn vò độ dài bề mặt phân chia pha - tiếp tuyến với bề mặt, - có khuynh hướng làm giảm diện tích bề mặt Kí hiệu: σ (N/m ; dyn/cm) Đổi đơn vò: dyn/cm = 10-3N/m 11/14/16 607013 - Chương •Năng lượng (tự do) bề mặt Là công tiêu tốn để tăng diện tích bề mặt = chênh lệch phân tử pha thể tích lớp bề mặt dES = σ.dS Suy ra: 11/14/16 ES σ= S 607013 - Chương σ lượng tự đơn vò diện tích bề mặt Các yếu tố ảnh hưởng đến σ • - Bản chất pha tiếp xúc Chất lỏng 11/14/16 Nước Benzen Axit axetic CCl4 σo (dyn/cm) Lỏng–Khí 72,75 28,88 27,60 26,80 σo (dyn/cm) Lỏng - Nước 35,00 45,10 Rượu etylic n-Octanol 22,30 27,50 8,50 607013 - Chương Hiện tượng bề mặt xảy theo chiều dES = σ.dS < - Làm giảm diện tích bề mặt • • Hoặc • - Làm giảm sức căng bề mặt • Các giọt chất lỏng có hình cầu ? • Các hạt nhỏ tập hợp lại thành hạt lớn hơn? • Ngăn tập hợp từ hạt nhỏ thành hạt lớn? ? 11/14/16 607013 - Chương Hiện tượng dính ướt Chất lỏng dính ướt vật rắn Chất lỏng không dính ướt vật rắn lực L-R > lực L-L lực L-R < lực L-L 11/14/16 607013 - Chương Hiện tượng dính ướt Là phân bố bề mặt pha R – L – K cho lượng tồn phần bề mặt ES nhỏ Các đại lượng đặc trưng: - Góc dính ướt: θ - Độ dính ướt: cosθ Định luật Young σ RK − σ RL cos θ = σ LK σ RK , σ RL , σ LK : sức căng bề mặt ranh giới rắn – khí, rắn – lỏng, lỏng-khí 11/14/16 607013 - Chương 10 THAN HOẠT TÍNH • Các dạng than hoạt tính Cấu trúc than hoạt tính dạng hạt 11/14/16 607013 - Chương 49 • 1g than hoạt tính có diện tích bề mặt 400 – 1200m2, 98% bề mặt bên trong! 11/14/16 607013 - Chương 50 11/14/16 607013 - Chương 51 ZEOLITE = vật liệu rây phân tử 11/14/16 607013 - Chương 52 11/14/16 607013 - Chương 53 Phân loại vật liệu mao quản Zeolites MCMs nm Bio-foams 50 nm Vật liệu vi mao quản Vật liệu mao quản TB Vật liệu mao quản lớn Microporous Mesoporous Macroporous d < 2nm 11/14/16 2nm < d < 50nm 607013 - Chương d > 50 nm 54 IV SỰ HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG - RẮN Hấp phụ LỎNG - RẮN có nhiều điểm giống hấp phụ KHÍ - RẮN Điểm khác : Dung môi tương tác với chất bò hấp phụ Dung môi bò hấp phụ 11/14/16 607013 - Chương 55 1.Hấp phụ chất không điện ly (HP phân tử) • Độ hấp phụ: x1 (dung môi) ; x2 (chất tan) • Vo: thể tích chung dd (L) (c − c2 ).V x2 = m o o m: lượng chất hấp phụ (g) co2 ; c2 : nồng độ chất tan dd trước & sau HP (mol/L) • Lưu ý: xi dương hay âm • 11/14/16 607013 - Chương 56 • 11/14/16 • Đường đẳng nhiệt hấp phụ: • biểu diễn x2 theo phần mol N2 chất tan dd • Dạng 1, 2, 3: • Dạng 4, 5: x2 dương • Thường gặp: dạng 607013 - Chương x2 đổi dấu 57 Quy luật hấp phụ: Tương tác phân tử pha lỏng có ý nghóa đònh đ/v khả HP • a Quy tắc phân tử lượng: • Mạch cacbon kéo dài > HP tăng • Ngoại lệ: có cản trở không gian (chất HP có lỗ xốp nhỏ) : HP giảm mạch C tăng • b Quy tắc phân cực Rebinder: Quá trình HP diễn theo chiều hướng làm san phân cực pha • Khác biệt lớn độ phân cực > HP mạnh 11/14/16 607013 - Chương 58 Ứng dụng HP phân tử - làm chất lỏng, thu hồi chất quý, - phân tích hệ nhiều cấu tử • Phương pháp sắc ký 11/14/16 607013 - Chương 59 11/14/16 607013 - Chương 60 Sự hấp phụ chất điện ly: • Sự HP phân bố lại điện tích nhờ động lực điện trường lớp bề mặt a/ Sự hấp phụ chất điện ly: - Chỉ HP ion trái dấu - Điện tích lớn dễ bò HP K+ < Ca2+ < Al3+ < Th4+ - Đối với ion điện tích: bán kính lớn dễ bò HP Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+ Mg2+ < Ca2+ < Sr2+ < Ba2+ Cl- < Br - < NO3- < I- < CNSHP ưu tiên: ion bò HP có mạng tinh thể, giống ion mạn1 g TT 11/14/16 607013 - Chương 61 • b/ Sự trao đổi ion: (HP trao đổi) • Chất HP: - HP lượng ion từ dd - đẩy lượng tương đương điện • • Đặc điểm: - Có độ chọn lọc cao • - Quá trình không thuận nghòch • - Sự trao đổi ion diễn chậm • - Có thể làm thay đổi pH dd (khi • trao đổi H+ OH- ) 11/14/16 607013 - Chương 62 PHÂN LOẠI: - Chất HP axit (Cationit): (RSO3-)n.nH+ - Chất HP bazơ (Anionit): (RNH3+)n.nOH- Chất HP lưỡng tính ỨNG DỤNG: - Làm mềm nước cứng - “Cất” nước mặn 11/14/16 607013 - Chương 63 [...]... chất trên bề mặt phân chia pha Chất bò hấp phụ: là chất bò hút lên bề mặt phân chia pha Chất hấp phụ: là chất trên bề mặt xảy sự hấp phụ Độ hấp phụ: là lượng chất bò hấp phụ trên bề mặt một đơn vò chất hấp phụ S ni - x (mol/g) Γi = 2 - Γ (mol/m ) S Hấp thụ: là hiện tượng các phân tử bò hấp thu ở bề mặt đi sâu vào trong lòng chất hấp thu 11/14/16 607013 - Chương 1 20 II SỰ HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT LỎNG -... 1cm2 bề mặt ở 20oC Biết khối lượng phân tử Mx = 60 (g/mol) • • 7 Chất A hấp phụ trên bề mặt nước, sức căng bề mặt của dd đo được là 72 dyn/cm Tính số mol chất A hấp phụ trên 50cm2 bề mặt 11/14/16 607013 - Chương 1 31 III SỰ HẤP PHỤ KHÍ VÀ HƠI TRÊN BỀ MẶT RẮN (HP KHÍ – RẮN) 11/14/16 607013 - Chương 1 32 • Lực hấp phụ 11/14/16 607013 - Chương 1 33 HẤP PHỤ VẬT LÝ HẤP PHỤ HÓA HỌC + Lực hấp phụ là lực vật lý:. .. Trên bề mặt phân chia pha dung dòch – khí, so với axit propionic, độ hoạt động bề mặt và độ hấp phụ cực đại của axit butyric lớn hơn hay nhỏ hơn bao nhiêu lần? • 5 Một chất có độ hấp phụ cực đại đơn lớp trên bề mặt phân chia pha lỏng - khí là 5,09.10–6 mol/m2 Tính diện tích chiếm chỗ của 1 phân tử chất này 11/14/16 607013 - Chương 1 30 Bài tập • 6 Chất X hấp phụ trên bề mặt nước làm giảm sức căng bề mặt. .. dính ướt tồn phần: σ RL > σ RK + σ LK 11/14/16 607013 - Chương 1 11 Góc dính ướt θ của nước trên một số bề mặt rắn Bề mặt rắn θ (độ) Thủy tinh 0 Xelofan 18 Màng polyamit 75 Thép 60 - 90 11/14/16 Bề mặt rắn θ (độ) Graphit 86 Polyetylen 94 Parafin 110 607013 - Chương 1 12 3 Hiện tượng mao dẫn Là hiện tượng dâng lên hay tụt xuống của chất lỏng trong ống mao quản 11/14/16 607013 - Chương 1 13 Ngun nhân:... hoạt động bề mặt dσ dσ dσ * = Độ hoạt động bề mặt − ,− ,− = G = Đại lượng Gibbs dC da dP a * ⇒Γ= G RT Hấp phụ âm dσ * * > 0 ( G < 0 ) ⇒ Γ 0 ) ⇒ Γ >0 : dC Chất HĐBM 11/14/16 607013 - Chương 1 25 Quy tắc Traube: Độ hoạt động bề mặt tăng lên 3 - 3,5 lần khi tăng chiều dài mạch cacbon lên thêm một nhóm methylene CH2 Đường đẳng nhiệt sức căng bề mặt của... Quy ước: r o ⇒ P > P - Mặt cong lồi : r > 0 - Mặt cong lõm : r < 0 ⇒ P < P r o r1 < r2 ⇒ P r 1 > P r 2 - V : thể tích mol riêng phần của giọt chất lỏng Pr : áp suất hơi bão hòa trên bề mặt cong Po : áp suất hơi bão hòa trên bề mặt phẳng 11/14/16 607013 - Chương 1 15 Phương trình Young – Laplace: 1 1 Đối với mặt elip: ∆P = P − P = σ  r + r ÷  1 2 2.σ α β ∆P = P − P = Đối với mặt cầu: r α β ∆P > 0... động bề mặt: • Có thể xảy ra 2 trường hợp khi có chất tan trong dd • - C tăng  σ tăng : • chất không hoạt động bề mặt • • - C tăng  σ giảm : chất HĐBM 11/14/16 607013 - Chương 1 21 Chất HĐBM gồm: - Phần phân cực (đầu) - Phần không phân cực (đuôi) 11/14/16 607013 - Chương 1 22 2 Phương trình hấp phụ Gibbs Xác đònh mối quan hệ giữa lượng chất bò hấp phụ trên bề mặt với nồng độ trong dd và sức căng bề mặt. .. r + r ÷  1 2 2.σ α β ∆P = P − P = Đối với mặt cầu: r α β ∆P > 0 Quy ước: α β ⇒ ∆ P > 0 ⇒ P > P - Mặt cong lồi : r > 0 ∆P < 0 - Mặt cong lõm : r < 0 ⇒ ∆P < 0 ⇒ Pα < P β - Mặt phẳng : 11/14/16 r = ∞ ⇒ ∆P = 0 607013 - Chương 1 16 1 Ro g h.(d β − d α ) σ= 2 cos θ 4 Các phương pháp xác đònh sức căng bề mặt • 1 Xác đònh sự biến đổi mực chất lỏng trong ống mao quản: β α • 1 Ro g h.(d − d ) σ= 2 cos θ... = −∑ d µi = −∑ Γi d µi S i i Với: - µ i : thế hóa học của cấu tử i - Γ i: độ hấp phụ bề mặt của cấu tử 11/14/16 607013 - Chương 1 23 •* Nếu hấp phụ hơi của cấu tử chất tan (2) trên dung môi (1), trong đó không có sự tan lẫn (VD: hydrocarbon/H2O) P  ∂σ  P : áp suất hơi bão hòa của Γ=−   R.T  ∂P  T hơi/khí * Nếu hấp phụ chất hòa tan trong dd lên bề mặt pha lỏng: a  dσ  a: hoạt độ Γ=−  ÷ Nếu... phụ là lực hóa học: Van Der Waals, lực liên kết tạo liên kết hóa học hydro → tương tác yếu + Tạo đa lớp hấp phụ + Tạo đơn lớp hấp phụ + Khử hấp phụ thuận nghòch + Khó khử hấp phụ + Không có tính chọn lọc + Có tính chọn lọc + Nhiệt hấp phụ thường nhỏ: 2 – 6 kcal/mol + Nhiệt hấp phụ tương đối lớn, cỡ nhiệt phản ứng hóa học: > 20 – 22 kcal/mol + Năng lượng hoạt hóa thấp, + Năng lượng hoạt hóa cao, kéo

Ngày đăng: 14/11/2016, 18:08

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Chương 1: CÁC HIỆN TƯNG BỀ MẶT

  • Slide 2

  • Slide 3

  • Slide 4

  • I. NĂNG LƯNG BỀ MẶT

  • Slide 6

  • Các yếu tố ảnh hưởng đến 

  • Hiện tượng bề mặt xảy ra theo chiều

  • 2. Hiện tượng dính ướt

  • Hiện tượng dính ướt

  • Slide 11

  • Góc dính ướt  của nước trên một số bề mặt rắn

  • 3. Hiện tượng mao dẫn

  • Slide 14

  • Slide 15

  • Slide 16

  • 4. Các phương pháp xác đònh sức căng bề mặt

  • Bài tập

  • Slide 19

  • SỰ HẤP PHỤ

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan