Bài giảng hóa keo chương 2 các hiện tượng bề mặt

CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶTCÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CHƯƠNG 2CHƯƠNG 2 Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt SỨC CĂNG BỀ MẶT  = Do G =  A là công tiêu tốn, Sức căng bề mặt là công tiêu tốn để tạo ra một đơn vị diện tích bề mặt (dấu  chỉ công phải tiêu tốn chống lại sức hút để đưa các phân tử từ thể tích ra bề mặt).  = = = = = = 10 3 dyn/cm Níc Kh«ng khÝ S G   S G   ]m[ ]J[ 2 ]m[ [m] ]N[ 2 ]m[ ]N[ cm 100 dyn 10 5 Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Định nghĩa sức căng bề mặt là lực tác dụng trên một đơn vị độ dài. Lực tác dụng trên một đơn vị độ dài chính là sức căng bề mặt ”Sức căng bề mặt là lực tác dụng trên một đơn vị độ dài của bề mặt, tiếp tuyến với bề mặt và hướng theo chiều giảm diện tích bề mặt” σ = f l = 1 Chất lỏng σ,Nm -1 (20 o C) Kim loại, muối nóng chảy σ,Nm -1 n-hexan 18,4.10 -3 Hg (20 o C) 472.10 -3 C 2 H 5 OH 22,0.10 -3 Ag (970 o C) 800.10 -3 Xyclohexan 26,5.10 -3 NaCl (1000 o C) 98.10 -3 Benzen 28,9.10 -3 Chất rắn H 2 O 72,75.10 -3 BaSO 4 (25 o C) 1250.10 -3 CaF 2 (25 o C) 2500.10 -3 l f 2   Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Giả thiết có 1m 3 chất được phân chia thành phân tử tự do Năng lượng tiêu tốn: nhiệt hoá hơi H Giả thiết các phân tử hình lập phương có cạnh l có l -3 hình lập phương Diện tích bề mặt 1 hình lập phương 6 l 2 → Tổng diện tích bề mặt 6 l 2 l -3 = 6.l -1 Công hình thành bề mặt S sẽ là S. chính nhiệt hóa hơi: H =  hay  = Kích thước phân tử l có thể tính theo công thức: l =  6 6 . H   3/1 0 N V       Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt So sánh sức căng bề mặt  tính toán và thực nghiệm Chất lỏng  , N.m -1 (thực nghiệm)  H, J.m -3 l, m Nước 72,75.10 -3 2,2.10 9 3,12.10 -10 114.10 -3 Clorofom 27,6.10 -3 0,55.10 9 5,16.10 -10 47,3.10 -3 n-hexan 18,4.10 -3 0,23.10 9 6.10 -10 23.10 -3 Benzen 28,9.10 -3 0,34.10 9 5,28.10 -10 29.10 -3 6 .lH    Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt HIỆN TƯỢNG MAO QUẢN Áp suất hơi trên mặt cong lõm Hiện tượng mao dẫn Phương pháp xác định sức căng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt [...].. .Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Áp suất hơi trên mặt cong lõm P S = (4r2)’ = 8r dr P0 / 4 3 V =  3 r  = 4r2 dr   P Công tiêu tốn để hình thành bề mặt S sẽ là: A = .S = P.V  S P = = V 2 r (Phương trình Laplace) Chương 2: Các hiện tượng bề mặt r Hiện tượng mao dẫn Do r r1 P = = cos , từ phương trình Laplace ta có: r O r1 2 cos  r T... dn1 + 2 dn2 SdT  Vdp + sd + n1 d1 + n2 d 2 = 0 Ở T, P = const PT trở thành: sd + n1 d1 + n2 d 2 = 0 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Chia dung dịch thành lớp bề mặt và lớp thể tích 0 0 Gọi n 1 và n 2 là số mol cấu tử 1 và 2 trong lớp thể tích n1 và n2 tương ứng là số mol trong lớp bề mặt Đối với lớp bề mặt 0 0 n 1 d1 + n 0 d 2 = 0 2 n2 d1 =  0 d 2 n1 o   sd +  n  n o n 2  d 2 = 0 2 1 o... phụ trên bề mặt tính bằng 2 (1Å = 10-8 cm) Đối với nitơ lỏng ( 195oC), Am = 16 ,2 2 Đối với benzen Am = 10 2 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Sự hấp phụ trên bề mặt dung dịch  khí Phương trình Gibbs G = .s + 1.n1 + 2. n2  sức căng bề mặt, i hoá thế, ni số mol cấu tử i Lấy vi phân toàn phần ta có: dG = ds + sd + 1dn1 + n1d1 + 2dn2 + n2d 2 G là hàm của nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt và... nước: 2 cos 2 r r2hdg r Nếu sự thấm ướt là hoàn toàn, ta có  = 0, cos = 1 Khi đó ta có: r dgh  = 2 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt h Phương pháp xác định sức căng bề mặt n = x = → r d n gh n 2 r d x gh x 2 x n = dx hx dn hn n, dx, dn là các hằng số được xác định chính xác ở các nhiệt độ khác nhau (tra bảng), do đó đo các độ cao hx và hn ta tính được x Chương 2: Các hiện tượng bề mặt SỰ... HĐBM polymer Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Các chất HĐBM anion Trong số các loại chất hoạt động bề mặt, chất hoạt động bề mặt anion được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp do giá thành rẻ và rễ sản xuất Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Cacboxylat Đây là loại chất hoạt động bề mặt được biết đến sớm nhất: natri hay kali stearat (C17H35COONa hay C17H35COOK), natri myristat (C14 H29COONa) Nhóm... phương trình Gibbs Chương 2: Các hiện tượng bề mặt =  C d RT dC Chất hoạt động bề mặt Trường hợp 1 Trường hợp 2 d > 0,  < 0 (sự hấp phụ âm) dC Ví dụ NaCl, Na2SO4… d < 0,  > 0 (sự hấp phụ dương) dC Phần phân cực -COOH; -OH; -NH2; -SH; -CN; -NO2; -NCS; -CHO; -HSO3 Phần không phân cực gốc hiđrocacbon mạch thẳng hoặc mạch vòng Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Chất hoạt động bề mặt Phần đuôi không... n 2  d 2 = 0 2 1 o   n 2 n 1 n1   o n 2 o n 1 n0 n 2 - n 1 02 n1 d  = s d 2 n2  số mol chất tan 2 (trong n1 mol dung môi) ở trong lớp bề mặt n 0 n 1  số mol chất tan 2 trong lớp thể tích qui về n1 mol dung môi 2 0 n1 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt  =  d d 2 (đại lượng hấp phụ) Đối với dung dịch loãng có nồng độ C theo nhiệt động học: 0 2 = μ 2 + RT lnC Hay d 2 = RT dlnC Do đó: =  d... lượng hấp phụ cực đại khi 100% bề mặt bị che phủ (thể tích đơn lớp), do đó ta có: bP V = Vm 1  bP Chương 2: Các hiện tượng bề mặt k Đại lượng b = là hệ số hấp phụ k' Ở áp suất thấp, bP > 1 ta có: V = Vm ứng với sự hấp phụ cực đại Diện tích bề mặt của chất hấp phụ S = N0 Am 10 -20 , m2/g Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Hình đường đẳng nhiệt hấp... phân tử Phương trình Langmuir Sự hấp phụ trên bề mặt dung dịch  khí Phương trình Gibbs Màng bề mặt Áp suất bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Một số khái niệm Hấp phụ là sự tích luỹ chất trên bề mặt phân cách pha (khí/rắn, lỏng/rắn, khí/lỏng, lỏng/lỏng) Chất bị hấp phụ xuyên qua lớp bề mặt đi sâu vào thể tích chất hấp phụ giống như sự hoà tan thì hiện tượng đó gọi sự hấp thụ Hấp phụ và hấp thụ gọi... học thực hiện bằng lực liên kết hóa học là lực mạnh, nhiệt hấp phụ hóa học lớn hơn cỡ một vài chục kcal/mol Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Mô hình quá trình hấp phụ xảy ra trên bề mặt phân cách pha khí – rắn Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt Hấp phụ một lớp đơn phân tử Phương trình Langmuir Ở trạng thái cân bằng tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp, ta có: k.P.(1  ) = . CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶTCÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CHƯƠNG 2CHƯƠNG 2 Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương. tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề. hấp phụ xảy ra trên bề mặt phân cách pha khí – rắn Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặtChương 2: Các hiện tượng bề mặt Hấp phụ một lớp