Đang tải... (xem toàn văn)
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