Báo cáo thí nghiệm hóa lý – công nghệ vật liệu bài số 1 thí nghiệm đo độ nhớt bài số 2 hấp phụ trên ranh giới lỏng – rắn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA LÝ – CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU
LỚP: L05 --- NHĨM: 03 --- HỌC KỲ: 222
NGÀY NỘP: 05/04/2023
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Bùi Thị Thảo Nguyên
STT

HỌ VÀ TÊN

MSSV

1

Nguyễn Văn Thắng

2114838

2

Nguyễn Lương Nhân

2114265

3

Huỳnh Nhật Trường

2112553

4

Đặng Quang Giang

2113246

5

Nguyễn Quốc Đạt

2113142

6

Phạm Minh Nguyên

2114241

7

Nguyễn Ung Tấn Hải

2113299

8

Nguyễn Tấn Thịnh

2014602

Thành phố Hồ Chí Minh – 2023


MỤC LỤC
BÀI SỐ 1: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHỚT........................................................4
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM...............................................................................4
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.......................................................................................4
1.

Định nghĩa.................................................................................................4

2.

Cơ sở lý thuyết và ngun tắc:.................................................................4

3.

Cơng thức tính:.........................................................................................5

III. THỰC NGHIỆM.............................................................................................6
1.

Dụng cụ thí nghiệm và quy trình thí nghiệm............................................6

2.

Kết quả thí nghiệm....................................................................................7

IV. BIỆN LUẬN KẾT QUẢ...............................................................................10

1.

Vẽ đồ thị..................................................................................................10

2.

Nhận xét..................................................................................................10

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................11
BÀI SỐ 2: HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG – RẮN............................11
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.............................................................................11
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................................11
1.

Định nghĩa...............................................................................................11

2.

Cơ sở lý thuyết........................................................................................12

3.

Công thức:...............................................................................................12

4.

Sự hấp phụ phân tử chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:........................13
4.1. Ảnh hưởng của dung môi.....................................................................13
4.2. Ảnh hưởng của tính chất chất hấp phụ.................................................14
4.3. Ảnh hưởng của chất bị hấp phụ............................................................14

4.4. Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và nồng độ....................................15

5.

Tính chất.................................................................................................16

III. THỰC NGHIỆM...........................................................................................19
1.

Dụng cụ - Hố chất.................................................................................19
1.1. Dụng cụ................................................................................................19
1.2. Hóa chất................................................................................................20
2


2.

Cách tiến hành........................................................................................20

3.

Kết quả....................................................................................................21
3.1. Kết quả thơ...........................................................................................21
3.2. Hình ảnh minh hoa thí nghiệm.............................................................22
3.3. Kết quả tính:.........................................................................................23

IV. BIỆN LUẬN KẾT QUẢ...............................................................................24
1.

Đồ thị ln(Γ) theo lnC...............................................................................24

2.

Đồ thị C/Γ theo C....................................................................................25

3.

Tính bề mặt riêng của than hoạt tính......................................................26

4.

Nhận xét..................................................................................................26

IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................27
BÀI SỐ 3: NHIỆT PHẢN ỨNG.......................................................................27
I. YÊU CẦU SINH VIÊN...................................................................................27
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................................27
1.

Nhiệt hòa tan:..........................................................................................27

2.

Xác định các hiệu ứng nhiệt bằng nhiệt lượng kế (NLK).......................27

III. THỰC NGHIỆM...........................................................................................29
1.

Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm.............................................................29

2.

Cách tiến hành........................................................................................30

IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT.................................................31
1.

Kết quả thí nghiệm..................................................................................31

2.

Nhận xét..................................................................................................34

3.

Kết luận...................................................................................................35

3


BÀI SỐ 1: THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ NHỚT
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

I.

Giúp sinh viên thực hành và tạo phương pháp đo độ nhớt dung dịch bằng dụng cụ cốc
đo nhớt. Từ đó, hiểu rõ các khái niệm về độ nhớt và xác định được độ nhớt động học
của các dụng dịch thí nghiệm đã thực hiện.
II.

CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1. Định nghĩa
Độ nhớt được định nghĩa là sự tương tác giữa các phần tử với nhau trong môi trường
chất lỏng. Mỗi chất lỏng có cấu tạo bởi số lượng phân tử khác nhau nên chỉ số nhớt của từng
loại chất lỏng sẽ khác nhau.
Độ nhớt động học kí hiệu là υ là số đo lực cản chảy của một chất lỏng dưới tác dụng
của trọng lực. Trong hệ CGS, độ nhớt động học biểu thị bằng Stock (St)
1St = 1cm2/s.
Trong thực tế người ta dùng đơn vị centi Stock (cSt): 1cSt = 1mm2/s.
Cốc đo độ nhớt làm cho chất lỏng chảy qua lỗ chảy, phương pháp này thường được
dùng để đo và phân loại độ nhớt tương đối.Cốc FORD được sử dụng rất đơn giản. Được làm
bằng chất liệu hợp kim nhôm, và lỗ cốc được làm bằng thép không gỉ. Cốc được dùng để đo
độ nhớt của sơn, vecni và các sản phẩm tương tự.
Giá trị của độ nhớt thường được biểu thị bằng giây sau khi dòng chảy kết thúc, và nó
cũng có thể chuyển đổi thành centistokes bằng cơng thức chuyển đổi độ nhớt.
2. Cơ sở lý thuyết và nguyên tắc
Một chất lỏng đồng nhất trong cố hình trụ có chiều dài l, tiết diện s, bán kính r dưới sự
chênh lệch áp suất giữa hai đầu (p = P1 -P2), khối chất lỏng này sẽ chịu tác dụng của
lực
F=s.p
Dưới tác dụng của lực F, chất lỏng trong cố sẽ chuyển động, chảy nhớt theo một hướng.
Do các lớp khác nhau chảy với vận tốc khác nhau nên sẽ xuất hiện lực nội ma sát giữa
các lớp với nhau. Theo Newton, lực ma sát này xác định bởi:
dv
Fms = ƞ . S .
dx
Trong đó:
S: Diện tích bề mặt chất lỏng
Ƞ: Hệ số tỷ lệ, gọi là độ nhớt ( độ nhớt tuyệt đối ), đặc trung cho lực nội ma sát, cản trở

sự chuyển động tương đối giữa các lớp chất lỏng, phụ thuộc vào bản chất của chất
lỏng và nhiệt độ
dv
: Gradient vận tốc theo phương x
dx
Đơn vị đo độ nhớt là N.S/m2 hay dyne.s/cm2 ( còn gọi là poise, ký hiệu p ).

4


Thường dung centipoise (cP). Trong kỹ thuật còn sử dụng độ nhớt động học
(kinematics viscosity) đo bằng đơn vị cm2/s hay stock (ký hiệu St)
Dung dịch hợp chất cao phân tử được đặc trưng bởi giá trị độ nhớt. Giá trị này khá cao
ngay khi nồng độ dung dịch rất thấp. Khi các dung dịch chảy theo dòng, hệ số nhớt
thường thay đổi dưới cá áp lực gây ra các dịng chảy khác nhau và tan khi nồng độ
polymer hồ tan tang lên .

3. Cơng thức tính
V = k.(t - c)

Trong đó:
V: Độ nhớt động học (cSt)
T: Thời gian chảy
k,c: Hằng số tương ứng (k = 1,44 và c = 18)
cách chuyển đổi centipoise (cP) sang centistock (cSt):
cSt = cP . tỷ trọng
Lưu ý: Để đạt được dữ liệu chính xác, thời gian chảy ohari được đo nhiều lần rồi lấy giá trị trung
bình để tính

III. THỰC NGHIỆM:

1. Dụng cụ thí nghiệm và quy trình thí
nghiệm: Thiết bị đo: Cốc đo độ nhớt

Hóa chất và dụng cụ:
1. Cốc đo độ nhớt: 1 cái
2. Becher 100ml: 5 cái
3. Dầu nhớt tôi thép HK
4. Polyvinylalcohol (lọ 500 gr): 1 lọ
Tiến hành thí nghiệm:
Cách xác định độ nhớt theo đơn vị Centistokes:
- Độ nhớt được tính theo cách đổ đầy mẫu cần đo vào cốc đo, mẫu sẽ chảy
qua lỗ nhỏ dưới đáy, mỗi lần đo lấy 100ml, đường kính lỗ chảy là 2.53mm
(cốc
độ nhớt Ford).
- Sử dụng đồng hồ để tính thời gian từ lúc mẫu đầy đến khi chảy hết.
- Tương ứng với mỗi cốc đo độ nhớt, đường kính lỗ và thời gian, ghi nhận

5


lại kết quả, sau đó tra bảng độ nhớt để tìm ra độ nhớt của mẫu đo.

6


- Mỗi lần đo phải tráng nhớt kế bằng dung dịch đó 3 lần trước khi đo.
Dung dịch cần đo độ nhớt:
1. Dầu nhớt tôi thép với độ nhớt 32, 64 cst đo ở nhiệt độ phịng thí nghiệm (28oC).
2. Dung dịch PVA pha loãng trong nước theo các nồng độ 4g - 8g 12g/100ml và đun lên 90oC và khuấy từ trong khoảng thời gian 1 tiếng đến 2
tiếng trước khi tiến hành đo độ nhớt.

3. Sau khi đo độ nhớt, tiến hành tính tốn khối lượng riêng của dầu nhớt và
các mẫu PVA ở những nồng độ khác nhau (Sinh viên cần cân khối lượng của
100ml mẫu đo trước khi tiến hành đo độ nhớt) và tra bảng ghi nhận kết quả
độ nhớt vào phần báo cáo.
4. Lưu ý: đo ít nhất 3 lần cho mỗi mẫu, lấy giá trị trung bình.
2. Kết quả thí nghiệm:
Lần 1:
Mẫu dầu nhớt:
STT

Đường kính lỗ chảy Φ
(mm)

Thời gian chảy
t(s)

Độ nhớt động học υ
(cst)

310

420.28

218

288

Dầu nhớt 1
2.53 mm
Dầu nhớt 2

Mẫu PVA:

STT

Nồng độ

PVA 1

2g/125 ml

PVA 2

4g/125 ml

PVA 3

6g/125 ml

Đường kính lỗ
chảy Φ (mm)

2.53 mm

Thời gian chảy
t(s)
40

31.68

56

54.72

146

7

Độ nhớt động
học υ (cst)


184.32

Lần 2:
Mẫu dầu nhớt:

STT

Đường kính lỗ chảy Φ
(mm)

Thời gian chảy
t(s)

Độ nhớt động học υ
(cst)

Dầu nhớt 1

426.24

314

2.53 mm

219

Dầu nhớt 2

289.44

Mẫu PVA:

STT

Nồng độ

PVA 1

2g/125 ml

PVA 2

4g/125 ml

PVA 3

6g/125 ml

Đường kính lỗ
chảy Φ (mm)

Thời gian chảy

2.53 mm

t(s)

Độ nhớt động
học υ (cst)

40

31.68

56

54.72

150

190.08

Lần 3:
Mẫu dầu nhớt:
Đường kính lỗ chảy Φ
STT

(mm)

Dầu nhớt 1

2.53 mm
Dầu nhớt 2

8

Thời gian chảy
t(s)

Độ nhớt động học υ
(cst)

317

430.56

219

289.44


9


Mẫu PVA:

STT

Nồng độ

PVA 1

2g/125 ml

PVA 2

4g/125 ml

PVA 3

6g/125 ml

Đường kính lỗ
chảy Φ (mm)

2.53 mm

Thời gian chảy
t(s)

Độ nhớt động
học υ (cst)

40

31.68

56

54.72

141

191.52

Dầu nhớt 1:
Thời gian chảy t trung bình dầu nhớt 1: (310 + 314 + 317)/3 = 313.67± 2.44 (s)
Độ nhớt động học trung bình của mẫu dầu nhớt 1 là:
(420.28 + 426.24 + 430.56)/3 = 425.69 ± 3.61 (cst)
Dầu nhớt 2:
Thời gian chảy t trung bình dầu nhớt 2: (218 + 219 + 219) = 218.67 ± 0.44 (s)
Độ nhớt động học trung bình của mẫu dầu nhớt 2 là:
(288 + 289.44 + 289.44) = 288.96 ± 0.64 (cst)
PVA 1 (2g/125 ml)
Thời gian chảy t trung bình: (40 + 40 + 40)/3 = 40 ± 0.00 (s)
Độ nhớt động học trung bình của mẫu PVA 1:
(31.68 + 31.68 + 31.68)/3 = 31.68 ± 0.00 (cst)
PVA 2 (4g/125 ml)
Thời gian chảy t trung bình: (56 + 56 + 56)/3 = 56 ± 0.00 (s)
Độ nhớt động học trung bình của mẫu PVA 2:
(54.72 + 54.72 + 54.72)/3 = 54.72 ± 0.00 (cst)
PVA 3 (6g/125 ml)
Thời gian chảy t trung bình: (146 + 150 + 141)/3 = 145.67 ± 3.11 (s)
Độ nhớt động học trung bình của mẫu PVA 3:
(184.64 + 190.08 + 191.52)/3 = 188.64 ± 2.8 (cst)

10


Khối lượng riêng mẫu PVA

III.

BIỆN LUẬN KẾT QUẢ

1. Vẽ đồ thị

υ

GIÁ TRỊ ĐỘ NHỚT THỜI GIAN ĐO
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0

425.69

288.96
188.64

54.72
31.68

050100150200250300350

Thời gian (s)
2. Nhận xét
- Nhận xét chung: Thời gian chảy trung bình và độ nhớt động học là hai đại lượng tỷ lệ thuận với
nhau. Thời gian chảy trung bình càng nhanh thì độ nhớt động học càng nhỏ và ngược lại.
-Đối với mẫu PVA: Độ nhớt động học có giá trị tăng dần khi khối lượng riêng của mẫu PVA giảm.
Khi khối lượng riêng giảm thì thời gian chảy tăng dẫn đến độ nhớt động lực động học tăng. Đồng
thời độ nhớt động học tăng thì các phân tử trong dung dịch dao động , cọ xát và lực hút giữa các
phân tử đều tăng lên, tạo lực ma sát bên trong lớn.

11


-Đối với mẫu nhớt: Độ nhớt động học đo được sai lệch lớn so với độ nhớt chuẩn của mẫu. Sự
sai lệch này có thể xảy ra do những nguyên nhân sau:
+ Chọn nhớt kế có hằng số c khơng chính xác.
+ Thao tác đo thời gian khơng chuẩn.
+ Tráng nhớt kế chưa sạch, có bọt khí trong nhớt kế.
+ Sai lệch của nhiệt độ và áp suất thí nghiệm làm thay đổi đặc điểm lưu biến của mẫu.
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Ngọc Hạnh. (2010). Thí nghiệm hóa lý. NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

BÀI SỐ 2: HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG – RẮN
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Khảo sát sự hấp phụ acid acetic trong dung dịch trên than hoạt tính và thiết
lập các đường đẳng nhiệt hấp phụ tương ứng.
Cung cấp nhũng kiến thức chung về phương pháp xác định độ hấp phụ trên
ranh giới lỏng - rắn.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
1. Định nghĩa:
Hấp phụ là hiện tượng có một chất (dạng phân tử, nguyên tử hay ion) tập

trung, chất chứa trên bề mặt phân chia pha nào đó (Khí/rắn, lỏng/rắn,…)
Trong trường hợp chất hấp phụ rắn, thường là chất có bề mặt riêng (tổng
diện tích trên 1g chất rắn) rất lớn. Các chất hấp phụ thường có tổng diện tích bề
mặt 10 – 1000 m2/g điển hình như; than hoạt tính, silicagel (SiO2), alumin
(Al2O3), zeolite,…
Trong sự hấp thụ của các chất trên bề mặt chấp hấp phụ rắn, nguyên nhân
chủ yếu của sự hấp phụ là do năng lượng dư bề mặt ranh giới phân chia pha rắn
12


- khí hay rắn - lỏng. Các lực tương tác trong hấp phụ này có thể là các lực Van
der Waals (hấp phụ vật lý) hay các lực gây nên do tương tác hóa học (hấp phụ
hóa học) hay do cả hai loại tương tác trên cùng tác dụng.
2.

Cơ sở lý thuyết:
Sự hấp phụ chất không điện ly hoặc chất điện ly yếu trên ranh giới phân

chia pha rắn lỏng thuộc vào loại đặc tính hấp phụ phân tử và tuân theo phương
trình Gibbs. Nếu chất tan bị hấp phụ một lượng lớn hơn dung mơi thì sự hấp phụ
đó gọi là hấp phụ dương, còn ngược lại là hấp phụ âm. Sự hấp phụ của các chất
hữu cơ cùng một dãy đồng đẳng tuân theo quy tắc Traube: Sự hấp phụ giảm với
sự tăng chiều dài mạch bởi vì với sự tăng kích thước phân tử tiết diện sử dụng
của chất hấp phụ để hấp phụ bị giảm, các phân tử lớn không bị rơi vào lỗ hẹp
của chất hấp phụ.
Sự hấp phụ trên ranh giới rắn lỏng tuân theo quy tắc thăng bằng độ phân
cực của Rebindis: Các chất bị hấp phụ trên ranh giới phân chia pha chỉ xảy ra
trong trường hợp nếu do sự có mặt của nó ở lớp bề mặt làm cho hiệu số độ phân
cực của pha bị giảm .
Để đo sự hấp phụ, người ta cho một lượng cân chính xác chất hấp phụ vào

các thể tích như nhau của dung dịch chất bị hấp phụ. Lượng chất bị hấp phụ
được tính như là hiệu số nồng độ đầu và nồng độ cân bằng trong các thể tích
như nhau của dung dịch. Trong các dung dịch lỗng, thơng thường người ta
khơng tính sự hấp phụ của dung môi. Theo các dữ kiện thực nghiệm xây dựng
đồ thị sự phụ thuộc khối lượng chất bị hấp phụ vào nồng độ cân bằng của nó
trong dung dịch.
3.

Cơng thức:

Sự hấp phụ trên vật xốp từ dung dịch lỗng được mơ tả bằng phương trình thực
nghiệm Freundlich:
X
m

=k C n

13


Trong đó: X là số mol chất bị hấp phụ (mol/l)
m là khối lượng chất hấp phụ (g)
C là nồng độ cân bằng (mol/l hay mmol/l)
k là hằng số tương ứng cho khối lượng của chất bị hấp phụ ở nồng
độ cân bằng.
n là hằng số (n = 0,1 ÷ 0,5)
Để tìm hằng số k và n thì chuyển phương trình trên thành dạng khác:

( Xm)=lg (k )+ nlg (C )
X

Khi đó đồ thị phụ thuộc lg ( m ) vào lg (C ) là đường thẳng.
lg

Thực hiện thí nghiệm ở nhiệt độ khơng đổi, ta có thể đo được số mol chất
bị hấp phụ trên 1g chất hấp phụ rắn ( độ hấp phụ ɼ ) ở các nồng độ chất bị hấp
phụ khác nhau (C) . Đường biểu diễn
ɼ - C gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ.
Một số hương trình thực nghiệm và lý thuyết đã được sử dụng để biểu thị
các đường đẳng nhiệt hấp phụ : Freundlich, Langmuir, BET, …
4.

Sự hấp phụ phân tử chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
4.1. Ảnh hưởng của dung mơi:
Cấu tử nào có sức căng bề mặt nhỏ sẽ được ưu tiên hấp phụ vì thế khi cho

một dung dịch tiếp xúc với chất hấp phụ rắn, giữa dung mơi và chất phân tán
thường có sự cạnh tranh trong quá trình hấp phụ lên bề mặt vật rắn. Dung mơi
càng khó bị hấp phụ trên chất hấp phụ thì sự hấp phụ chất tan càng dễ. Ví dụ: sự
hấp phụ trên chất rắn thường diễn ra tốt từ dung dịch nước, và kém hơn từ các
dung dịch ít phân cực như dung mơi hữu cơ.
Dung mơi càng hịa tan tốt chất bị hấp phụ thì sự hấp phụ chất tan ấy càng
14


kém. Ví dụ: khi hấp phụ chất béo diễn ra trên chất hấp phụ ưa nước (như
silicagen) từ môi trường dung môi kém phân cực (như benzen), đối với chất béo
A có phân tử lượng cao hơn sẽ tan tốt trong mơi trường này hơn là chất béo B có
phân tử lượng thấp, lẽ ra sự hấp phụ A là nhiều hơn B nhưng thực tế lại ít hơn.
4.2. Ảnh hưởng của tính chất chất hấp phụ:
Bề mặt phân cực sẽ hấp phụ tốt chất bị hấp phụ phân cực và ngược lại.

Trạng thái vật lý và độ xốp của chất hấp phụ cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả
năng hấp phụ. Ví dụ: các chất hấp phụ ở trạng thái vơ định hình hấp phụ các
chất khí và chất lỏng tốt hơn các chất kết tinh.
4.3. Ảnh hưởng của chất bị hấp phụ:
Quá trình hấp phụ diễn ra theo chiều hướng làm san bằng sự phân cực giữa
các pha, qui tắc này gọi là qui tắc cân bằng hóa độ phân cực, cịn gọi là qui tắc
Rebinder.
Ví dụ chất C có thể bị hấp phụ lên bề mặt phân cách pha của A và B nếu sự
có mặt của C tại đó có thể loại trừ bớt sự khác biệt về độ phân cực của hai pha
kia; nói cách khác, sự hấp phụ sẽ xảy ra nếu độ phân cực của chất C được đặc
trưng bằng hằng số điện môi ε nằm giữa giá trị phân cực của A và B.
Điều kiện có sự hấp phụ C là: εA > εC > εB hay εA < εC < εB
Khác biệt về sự phân cực giữa chất tan và dung mơi càng lớn thì sự hấp
phụ chất tan ở bề mặt phân cách diễn ra càng mạnh.
Xu hướng làm giảm sức căng bề mặt bắt buộc các chất HĐBM có trong
dung dịch phân bố có định hướng trên bề mặt: nhóm phân cực hướng vào pha
phân cực và ngược lại.
Sự tăng khối lượng phân tử chất bị hấp phụ làm cho khả năng bị hấp phụ
tăng lên rõ rệt. Chính vì thế các chất alkaloid và chất màu bị hấp phụ rất mạnh,

1


các hợp chất thơm bị hấp phụ mạnh hơn các chất mạch thẳng. Tuy nhiên đối với
chất hấp phụ có lỗ xốp nhỏ, do hiệu ứng cản trở không gian, sẽ hấp phụ chậm
chất có mạch carbon dài.

Ngồi ra, cịn phải xét đến tương quan về tính hịa tan tốt hay kém với dung
mơi vì những chất tan tốt trong mơi trường phân tán của nó có thể là chất kém bị
hấp phụ

4.4. Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và nồng độ:
Sự hấp phụ trong dung dịch xảy ra chậm hơn trong khơng khí vì chất tan
trong dung dịch khuếch tán chậm hơn. Việc giảm nồng độ trong lớp phân cách
chỉ được bù lại bằng khuếch tán, khuếch tán trong mơi trường lỏng chậm hơn
trong mơi trường khí. Để tăng nhanh việc thiết lập cân bằng hấp phụ thường
phải khuấy.
Khi nhiệt độ tăng thì theo nhiệt động học sự hấp phụ trong dung dịch sẽ
giảm, tuy nhiên mức độ giảm ít hơn so với sự hấp phụ khí.
Tuy nhiên đối với chất hịa tan kém trong dung mơi, nếu khi tăng nhiệt độ
làm tăng độ hòa tan của chất đó, thì sự hấp phụ sẽ tăng nhờ vào sự tăng nồng độ
dung dịch. Hiện tượng này có thể thấy được khi quan sát sự hấp phụ naptalin
hòa tan trong dung môi n-butan trên bề mặt hydroexin của silic.
Hiện tượng hấp phụ phân tử có ý nghĩa rất lớn vì nó là một trong những
hiện tượng quan trọng diễn ra trong cơ thể động vật cũng như trong nhiều quá
trình kỹ thuật khác. Các hiện tượng biến đổi hóa học khi đồng hóa thức ăn
thường bắt đầu bằng sự hấp phụ những đối chất này trên bề mặt xúc tác tự
nhiên- enzym. Trong thẩm thấu, sự chuyển các chất qua màng bán thẩm cũng
bắt đầu từ hiện tượng hấp phụ xảy ra trên bề mặt phân cách rắn - lỏng. Sự hấp
phụ trong dung dịch được ứng dụng rộng rãi trong việc tách các hệ nhiều cấu tử,
gọi chung là phương pháp sắc ký, trong việc làm sạch chất lỏng, thu hồi hóa chất
q, đánh giá bề mặt riêng…
1


5.

Tính chất:

Sự hấp phụ chất điện ly:
Đối với dung dịch nước, các chất điện ly là những chất không hoạt động bề

mặt, sự có mặt của chúng trong dung dịch làm tăng sức căng bề mặt của dung
dịch, trên mặt thống của dung dịch chúng bị hấp phụ âm.
Khi có mặt trong dung dịch một vật hấp phụ rắn thì trên bề mặt phân cách
vật rắn-dung dịch thường có sự hấp phụ dương những chất điện ly. Sự hấp phụ
chất điện ly thường có tính chọn lọc, phụ thuộc vào hóa trị của ion, bán kính ion,
mức độ solvat hóa ion.
Các ion trong dung dịch chất điện ly là những phần tử tích điện, cho nên sự
hấp phụ các ion là quá trình diễn ra sự phân bố lại điện tích. Động lực của q
trình là điện trường trong khu vực lớp bề mặt. Ví dụ như sự chuyển các cation từ
thể tích pha lỏng đến ranh giới của pha rắn làm cho nó được tích điện dương
hơn. Do tương tác tĩnh điện các ion trái dấu được hút đến gần lớp bề mặt phân
chia hai pha và hình thành lớp điện kép. Sự hấp phụ ion có tính trao đổi, đó là sự
trao đổi giữa ion của lớp điện kép với ion của môi trường.
Dung dịch các chất điện ly trong nước là dung dịch thường gặp nhất trong
thực tế, ở phần này chủ yếu ta khảo sát sự hấp phụ các chất điện ly trong nước.
Tính chọn lọc của sự hấp phụ chất điện ly:
Các ion chất điện ly được hấp phụ ưu tiên theo những tính chất sau:
Phần bề mặt chất hấp phụ có điện tích xác định, nên chỉ hấp phụ các ion tích
điện trái dấu với nó.
Khả năng hấp phụ thì phụ thuộc vào bản chất các ion. Đối với ion có cùng hóa
trị, ion nào có bán kính lớn thì khả năng bị hấp phụ cao. Ngun nhân là do
các ion có bán kính lớn sẽ có độ phân cực lớn và có lớp vỏ solvat hóa mỏng
hơn nên dễ tiến gần bề mặt vật rắn hơn, được hấp phụ mạnh hơn.
1


- Khả năng hấp phụ của các ion cùng hóa trị được xếp như sau (dãy
Lyotrop):
Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+
Mg2+ < Ca2+ < Sr2+ < Ba2+

Cl- < Br- < NO -3 < I- < CNS- Trong sự hấp phụ các ion có hóa trị khác nhau thì ion có hóa trị càng cao
(điện tích lớn) càng dễ bị hấp phụ.
K+ < Ca2+ < Al3+ < Th4+
Trong hóa keo, vấn đề quan trọng nhất là sự hấp phụ lên bề mặt tinh thể mà
trong thành phần tinh thể có ion cùng bản chất với ion của dung dịch. Sự hấp
phụ như thế có tính chất là sự kết tinh (hình thành mạng lưới tinh thể mới bằng
sự hấp phụ, lực liên kết có bản chất là một lực hóa học).
Ví dụ: Các tinh thể AgI khi cho vào dung dịch KI thì bề mặt tinh thể hấp
phụ ion I-, cịn nếu cho vào dung dịch AgNO3 thì lại hấp phụ ion Ag+.
Mạng tinh thể hình thành bằng lực hóa học như thế cũng xảy ra đối với các
ion đồng hình (ion có cùng dấu) với ion đang xét. Ví dụ: ngồi ion I -, các anion
Cl-, Br -, CN-, CSN- ... cũng có thể bị hấp phụ lên bề mặt tinh thể AgI.
Liên kết chặt chẽ còn có thể xảy ra đối với những nhóm nguyên tử tương tự
nhóm ngun tử bề mặt. Ví dụ: than giữ một cách vững chắc các chất bị hấp phụ
mà trong thành phần có carbon.
Tính hấp phụ trao đổi ion:
Trong sự hấp phụ chất điện ly khi trên bề mặt chất hấp phụ đã hấp phụ sẵn
một chất điện ly khác, chất hấp phụ sẽ hấp phụ một lượng ion xác định nào đó từ
trong dung dịch và đồng thời đẩy một lượng tương đương các ion khác có cùng
dấu điện tích với nó trở vào dung dịch. Tham gia sự trao đổi khơng những chỉ có
1


các ion bám trên bề mặt chất hấp phụ, mà có thể có cả các ion nằm sâu trong
chất hấp phụ (với điều kiện các ion đó tiếp xúc được với dung dịch).
Sự hấp phụ trao đổi có một số đặc điểm:
- Có tính chọn lọc cao, nghĩa là sự hấp phụ trao đổi chỉ xảy ra với những loại
ion xác định như:
o Chất hấp phụ acid (acidoid, như SiO2, SnO2) có khả năng trao đổi với
cation.

o Chất hấp phụ acid (acidoid, như Fe2O3, Al2O3) có khả năng trao đổi
anion.
o Ngồi ra cịn có chất hấp phụ lưỡng tính, nghĩa là trong điều kiện xác
định nào đó, loại chất hấp phụ này có khả năng trao đổi cả cation lẫn
anion.

- Q trình hấp phụ khơng phải ln ln thuận nghịch.
- Sự hấp phụ trao đổi có tốc độ nhỏ, nhất là đối với các quá trình phải trao
đổi các ion nằm sâu trong chất hấp phụ.
- Nếu sự trao đổi diễn ra với sự tham gia của ion H + hay OH- thì pH của mơi
trường sẽ thay đổi.
- Sự hấp phụ trao đổi có ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu đất, trong sinh
vật học cũng như trong kỹ thuật. Đất có khả năng hấp phụ và giữ những ion xác
định. Ví dụ: các ion K+, NH4+ là thức ăn của cây, thường được bón vào cho đất.
Khi hạt keo đất hấp phụ các ion này sẽ có các cation Ca 2+, Mg2+ bị đẩy ra một
lượng tương đương, do đó sẽ gây nên những thay đổi lý, hóa tính cho đất sau
1


một thời gian.
Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của sự trao đổi ion là xử lý
nước. Nước trong thiên nhiên đều có độ cứng nhất định (do sự có mặt của các
ion Ca2+, Mg2+), có thể làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion. Với mục
đích này, nhựa trao đổi ion cationid được dùng ở dạng hạt có chứa Na + trong
thành phần (pecmutic).
Q trình trao đổi ion diễn ra theo cơ chế sau :
2 cationid Na+ + Ca2+ → (cationid)2 Ca2+ + 2Na+
Để tách các chất điện ly ra khỏi nước biển, người ta cho nước này chảy liên
tục qua cột trao đổi ion loại cationid H + có tính acid mạnh và sau đó qua cột trao
đổi ion loại anionid OH- có tính acid mạnh. Các nhựa trao đổi ion sau khi sử

dụng có thể tái sinh trở lại bằng cách xử lý với acid và acid.
III. THỰC NGHIỆM:
1. Dụng cụ - Hoá chất:
1.1. Dụng cụ
- Erlen 250 ml : 6 cái.
- Becher 100 ml : 2 cái.
- Phễu sứ để lọc : 6 cái.
- Burette 25ml : 2 cái.
- Quả bóp cao su : 1 cái.
- Bình xịt nước cất : 1 cái.
- Erlen có nút 100ml : 6 cái.
- Pipette 10ml : 1 cái.
- Nhiệt kế 100oC : 1 cái.
- Giấy lọc
1.2. Hóa chất:
- 1 L CH3COOH 0,2M.
1