HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN bề mặt CHẤT hấp PHỤ rắn

BÀI 10: HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN BỀ MẶT CHẤT
HẤP PHỤ RẮN

I. LÝ THUYẾT
1.

Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự hấp phụ CH3COOH trên than hoạt

2.

tính ở nhiệt độ phòng.
Nguyên tắc: Hấp phụ là danh từ dùng để mô tả hiện tượng trong đó có
một chất nào đó ( dưới dạng phân tử, hay ion) có khuynh hướng tập
hợp trung chất chứa trên bề mặt pha. Ở đây ít nhất có 2 cấu tử: dung
môi chất tan và chất tan. Cấu tử nào đó hấp phụ và cạnh tranh nhau các
vị trí trên bề mặt .
Trong hấp phụ các chất trên bề mặt chất hấp phụ rắn nguyên nhân
chủ yếu của sự hấp phụ là do năng lượng dư bề mặt ranh giới phân
chia pha rắn – khí – hay lỏng . Các lực tương tác trong bề mặt hấp phụ
này có thể là các lực Van der Waals hay lực gây nên do tương tác hóa
học .hay có thể do 2 loại tương tác trên. Lượng chất bị hấp phụ tùy
thuộc vào các yếu tố :
- Bản chất của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ
- Nồng độ chất tan
- Nhiệt độ ……
Thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ không đổi , do đó có thể đo
được một số mol chất bị hấp phụ trên 1g chất hấp phụ rắn (a) ở các
nồng độ chất tan khác nhau (C) đường biểu diễn a =f(C) được gọi là
đường đẳng nhiệt hấp phụ .

Độ hấp phụ a (mol/g) lên bề mặt than có thể được tính từ công thức
:
a= V .10-3
trong đó : C0 , C (mol) là nồng độ đầu và nồng độ tại cân bằng hấp
phụ của dung dịch
V (ml) thể tích dung dịch trong đó sảy ra hấp phụ
m (g) lượng chất hấp phụ
Để đo độ hấp phụ , cho vào các bình thể tích dung dịch V như
nhau nhưng nồng độ phải khác nhau CH3COOH với khối lượng m
chính xác của chất hấp phụ . Xác định nồng độ chất tan trước khi
hấp phụ C0 và nồng độ sau khi cân bằng C . Trong dung dịch bỏ qua
sự hấp phụ của dung môi . Từ kết quả thực nghiệm ta dựng đồ thị a=
f(C).
Một số phương trình thực nghiệm và lý thuyết đã được sử dụng để
biểu thị các đường đẳng nhiệt hấp phụ :
Phương trình Feundlich: là phương trình thực nghiệm cho sự hấp
phụ chất khí hay chất hòa tan trong dung dịch, thích hợp ở khoảng
nồng độ trung bình
a= K C1/n
hay: lga = 1/nlgC + lgk
trong đó:
K, 1/n là những hằng số
đồ thị lga = f (lgC) có hệ số góc tg ( = 1/n với tung độ góc là lgK
phương trình Langmuri : là phương trình lyd thuyết cho hấp phụ đơn
lớp:
: độ che phủ bề mặt
a max : số mol tối đa bị hấp phụ trên 1g chất rắn sao cho phân tử tạo
đơn lớp

=
Đồ thị C/a =f(C) là đường thằng có hệ số góc tg với tung độ góc
Đồ thị dạng đường hấp phụ nhiệt
a
amax ………………….

C
Đồ thị thể hiện cách xác định a, K trong phương trình Langmuir
c/a

tg
3.

4.

Dụng cụ và hóa chất :
- 1pipette 10ml
- 1 buret 25ml
- 6 beaker 100ml
- Bình định mức 100ml
- 6 erlen 250 ml có nút nhám
- Máy lắc
- 6 phễu thủy tinh
- 6 erlen 100ml
Cách tiến hành :

- CH3COOH
-NaOH 0,1M
-than hoạt tính
- phenolphatein

-

Pha dung dịch CH3COOH 2M pha loãng thành những dung dịch có

-

nồng độ như bảng 10
Chuẩn độ lại dung dịch ra pha bằng dung dịch NaOh với thuốc thử
phenolphatein . Bình 1,2,3 lấy 20ml acid và bình 4,5,6 lấy 10ml
acid để chuẩn độ . Mỗi bình chuẩn độ 3 lần .
Bảng thể tích dung dịch CH3COOH cần pha :
Dd cần
pha
Thể tích
(ml)
Nồng độ
(mol/l)

1

2

3

4

5

6

200

200

200

200

200

200

0.03

0.06

0.09

0.12

0.15

0.2

-

Cân chính xác 3g than hoạt tính đã nghiền nhỏ cho vào mỗi erlen có

-

chứa 100ml dung dịch acid trên lắc kỹ trong 20 phút
Lắng 20 phút rồi lọc qua giấy lọc .
Lấy nước lọc với lượng như lần chuẩn độ trước ở mỗi bình để chuẩn

-

độ bằng NaOH .
Từ hiệu thể tích NaOH 0,1M giữa 2 lần chuẩn độ trước và sau khi
hấp phụ có thể có tính được lượng acid đã hấp phụ bởi m (g) than
hoạt tính trong 100ml dung dịch từng bình .

II. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM


1.

Kết quả thí nghiệm: Xác định nồng độ dung dịch CH3COOH sau
khi pha.
Erlen
V (ml)
VNaOH(ml)
CCH3COOH

2.

1
20
5.5

0.03

3
20
14.4
0.09

4
20
16.8
0.12

5
20
17.6
0.15

Xác định nồng độ dung dịch CH3COOH sau khi hấp phụ :
Erlen
V (ml)
VNaOH(ml)
CCH3COOH

3.

2
20
11.5
0.06

1
20
6.5
0.0225

2
20
12.5
0.058

3
20
15.5
0.089

4
20
17.5
0.117

5
20
18
0.147

6
20
20.5
0.197

Vẽ đồ thị đường thẳng đẳng nhiệt hấp phụ a=f( C ) :

Erlen
C0
C(mol/l)
a= .10-3

1
0.03
0.0225
2,5.10-

2
0.06
0.058
4,7. 10-

3
0.09
0.089
6,9. 10-

4
0.12
0.117
7,8. 10-

5
0.15
0.147

8,3. 10-

5

5

5

5

5

6
0.2
0.197
10-4

6
20
18.5
0.2


Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ a=f(c)

Đồ thị C/a =f(C)
Erlen
C(ml)
a(molg)
c/a

1
2
3
4
5
6
0.0225 0.058
0.089
0.117
0.147
0.197
-5
2,5.10 4,7. 10 6,9. 10 7,8. 10 8,3. 10 10-4
900

5

5

5

5

1234

1289

1500

1771

1970

Đồ thị C/a =f(C)

Thế nào là sự hấp phụ:
-

Hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút
trên bề mặt một chất rắn xốp . Chất khí hay hơi được gọi là chất bị
hấp phụ


-

Phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học:
- Hấp phụ vật lý thường nhiệt không lớn , gần bằng nhiệt hóa
lỏng hay bay hơi của chất bị hấp phụ ở điều kiện hấp phụ và
thường nhỏ hơn 20KJ/mol .
- Hấp phụ hóa học thường nhiệt khá lớn từ 40 – 80KJ/mol ,


nhiều khi gần bằng nhiệt của phản ứng hóa học
Độ hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ tính theo mol trong một
đơn vị diện tích bề mặt , vật hấp phụ chính là hàm lượng bề mặt



của chất bị hấp phụ : x= nchất bị hấp phụ /Schất hấp phụ

Đường đẳng nhiệt hấp phụ là biểu diễn sự phụ thuộc dung lượng
hấp phụ tại thời điểm cân bằng .