Bài giảng Hóa lý - Hóa keo - Chương 9 : Các hiện tượng bề mặt và hấp thụ

Nội dung text: Bài giảng Hóa lý - Hóa keo - Chương 9 : Các hiện tượng bề mặt và hấp thụ

1. Khoâng coù söùc caêng beà maët khí – khí Söùc caêng beà maët „ Tính chaát: ‟coù giaù trò baèng: dES/dS ‟coù phöông: tieáp tuyeán vôùi beà maët phaân chia giöõa 2 pha. ‟coù höôùng: laøm co giaûm dieän tích beà maët 7 8 Söùc caêng beà maët khí - loûng Söùc caêng beà maët loûng - loûng Vôùi khoâng khí, 25oC: [dyn.cm-1] Nöôùc loûng: 72,75 Benzen loûng: 28,28 CCl4 loûng: 26,80 Vd: ÔÛ 20oC, benzen loûng – nöôùc loûng 35,00 dyn.cm-1 9 10 Söùc caêng beà maët khí - raén Söùc caêng beà maët loûng - raén 11 12 2
2. Bản chất các chất tiếp xúc Các pp xác định sức căng bề mặt Sức căng bề mặt của nước khi tiếp xúc • Pp mao quản o với các chất khác ở 20 C (dyn/cm) • Pp kéo vòng Du Nouy iso- Không khí n-hexane benzene pentane • Pp bản mỏng Wihemy 72,8 51,1 49,6 32,6 • Pp cân giọt chất lỏng 19 20 Hieän töôïng dính öôùt Pp kéo vòng Du Nouy ÑN: laø söï phaân boá beà maët giöõa 3 pha R-L-K sao cho naêng löôïng toaøn phaàn beà maët Es laø nhoû nhaát. „ Caùc ñaïi löôïng ñaëc tröng: ‟ Goùc dính öôùt:  ‟ Ñoä dính öôùt: cos ‟ Nhieät dính öôùt: 10 3 - 10 5 cal/cm2 Tính chaát: laø quaù trình toaû nhieät. ÔÛ traïng thaùi caân baèng tuaân theo heä thöùc Young: RK = LR + LK.cos 21 22 Hieän töôïng dính öôùt Hieän töôïng dính öôùt rk  „ Phaân loaïi: dính öôùt toaøn phaàn ( = 0), rl khoâng dính öôùt toaøn phaàn ( = 180), dính öôùt (0 90o : loûng khoâng dính öôùt raén 23 24 4
3. Haáp phuï vaät lyù Haáp phuï hoaù hoïc Löïc haáp phuï: Löïc van de Waal lieân keát hoùa hoïc - vaät lyù - hoaù hoïc lôùp haáp phuï ña lôùp ñôn lôùp nhieät haáp phuï 10 – 40 kJ/mol > 40 kJ/mol ñoä choïn loïc thaáp cao nhieät ñoä thaáp cao 31 32 Phöông trình haáp phuï ñaúng nhieät Phöông trình haáp phuï ñaúng nhieät Langmuir (haáp phuï khí/loûng) Langmuir:(haáp phuï khí/loûng) k k  C • Caùc giaû thieát  1 2 • - Beà maët ñoàng nhaát (nhieät haáp phuï khoâng thay 1 k1  C ñoåi theo ñoä che phuû dieän tích beà maët chaát haáp „  (gamma): löôïng chaát bò haáp phuï (mol) treân beà maët phuï), cuûa moät ñôn vò dieän tích beà maët (m2) • - Haáp phuï ñôn lôùp, „ C: noàng ñoä chaát haáp phuï trong dung dòch. • - Khoâng coù töông taùc giöõa caùc phaân töû bò haáp „ k1 = 1/A ; A: haèng soá mao daãn rieâng, ñaëc tröng cho phuï, vaø phaân töû bò haáp phuï khoâng di chuyeån. töøng chaát HÑBM. „ k2 = B.0/RT ; B: haèng soá, ít phuï thuoäc baûn chaát chaát HÑBM. „ k1, k2 laø caùc haèng soá ñoái vôùi moät chaát HÑBM xaùc ñònh ôû T=const. 33 34 Phöông trình haáp phuï ñaúng nhieät Phöông trình haáp phuï ñaúng nhieät Langmuir:(haáp phuï khí/loûng) Langmuir:(haáp phuï khí/loûng) k1  C  max  1 k1  C „ khi C raát nhoû hôn A : „ daïng tuyeán tính:  = k .k .C C 1 C 1 2 max, k1 „ khi C raát lôùn hôn A :  max k1 max  = k2 =B.0/R.T = max 35 36 6
4. Phöông trình haáp phuï ña lôùp BET Phöông trình haáp phuï ña lôùp BET „ Giaû thieát: Haáp phuï vaät lyù taïo ña lôùp phaân töû. Lôùp ñaàu tieân do lieân keát Van der Waals, caùc lôùp sau do “ngöng tuï hôi laïnh”. Caùc phaân töû chaát bò haáp phuï chæ töông taùc vôùi phaân töû lôùp tröôùc vaø sau coù, khoâng töông taùc vôùi caùc phaân töû beân caïnh. 43 44 Phöông trình haáp phuï ña lôùp BET Phöông trình haáp phuï ña lôùp BET C* P v  m P „ Xaùc ñònh beà maët rieâng: [m2/g] v 0 P C* P P (1 )(1 ) vm N A P P P S  0 0 0 0 22400 „ Daïng tuyeán tính:  laø yeáu toá hình hoïc, phuï thuoäc söï saép xeáp P P P C 1  0 0 P caùc phaân töû chaát bò haáp phuï treân beà maët chaát v P0 P vm  C* vm  C * haáp phuï. 45 46 Phöông trình haáp phuï ña lôùp BET Caùc daïng ñöôøng haáp phuï ñaúng nhieät thöïc nghieäm 2 I II III „ Xaùc ñònh beà maët rieâng: [m /g] v  N  A S m 0 V.m IV V vm: thể tích lượng chất bị hấp phụ đơn lớp (ml) N: số Avogadro A: diện tích mặt cắt phân tử bị hấp phụ (m2) V: thể tích mol tại điều kiện hấp phụ (ml/mol) amountadsorbed 1.0 m: Khối lượng chất hấp phụ 47 relative pressure P/P48 0 8