THÍ NGHIỆM MÔN HÓA LÝ

PHẦN NHẬP MÔN YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN TRONG THÍ NGHIỆM HÓA LÝ Chuẩn bị trước nội dung thí nghiệm để sử dụng thiết bị đo tự lắp hệ thống thí nghiệm (TN) Rèn luyện tác phong nghiên cứu cẩn thận xác tính quan sát - Trước tiến hành thí nghiệm cần rửa thật dụng cụ (trừ trường hợp đặc biệt có hướng dẫn riêng) - Phải tuân thủ điều kiện thí nghiệm (nhiệt độ, áp suất) chế độ tiến hành TN Không tự động đơn giản hóa thao tác Khi sử dụng số liệu sổ tay Hóa lý (thường cho 25oC) để tính toán phải quy nhiệt độ phòng TN Ví dụ: Cần phải đo dãy dung dịch (DD) có nồng độ khác nhau, bình tam giác, cốc đo buret… trước hết cần phải rửa sạch, tráng kỹ nước cất, sau tráng DD cần đo Đo DD loãng trước, DD đậm đặc sau (sau lần đo với DD thứ nhất, cần tráng DD đo, không cần tráng nước cất để tránh làm loãng DD) Ghi chép kết thí nghiệm - Tất số liệu thu buổi TN phải ghi chép lại rõ ràng bút mực theo biểu mẫu phòng TN có xác nhận giáo viên hướng dẫn kết thô - Ghi chép cụ thể điều kiện thực TN (nhiệt độ, áp suất, nồng độ hóa chất sử dụng…) thay đổi (nếu có) so với hướng dẫn Báo cáo thí nghiệm - Thực tất nội dung yêu cầu theo mẫu phòng TN - Đồ thị phải vẽ tay giấy ô ly (giấy milimet) hay sử dụng phần mềm vẽ đồ thị in giấy thường, dán vào báo cáo XỬ LÝ SỐ LIỆU Trình bày số liệu phương pháp đồ thị: Phương pháp có nhiều lợi điểm việc trình bày số liệu Một thuận lợi quan trọng từ đồ thị phát điểm cực đại, cực tiểu, điểm uốn hay tính chất đặc biệt khác bị bỏ qua thể thực cách vẽ tiếp tuyến với đường cong, tích phân tính cách xác định diện tích đường cong Trang Bài số HẰNG SỐ CÂN BẰNG Mục đích Xác định số cân phản ứng: KI + I2 KI3 (1) dung dịch nước Lí thuyết Hằng số cân phản ứng (1) Kc   KI3   KI +  I2  Ở kí hiệu   nồng độ chất cân I2 xác định nhờ phương pháp chuẩn độ Na 2S2O3 (với thị hồ tinh bột) theo phương trình: I2 + 2Na 2S2O3  Na 2S4O6 + 2NaI (2) Tuy nhiên, nồng độ I bị giảm theo phản ứng (3) cân cuả phản ứng (1) bị dịch chuyển theo chiều phân li KI3 tạo thành I , chuẩn độ ta không xác định  I  mà xác định nồng độ tổng cộng  I2  +  KI3  Để xác định riêng rẽ I  KI3  người ta sử dụng định luật phân bố, cụ thể nghiên cứu phân bố I dung dịch KI nước lớp CCl4 Khi cho I KI vào hỗn hợp nước CCl4 sau thời gian hệ tồn hai cân đồng thời: Cân phản ứng (1) lớp dung dịch KI nước (lớp H 2O ) biểu thị phương trình (2) Cân phân bố I lớp nước lớp CCl4 biểu thị phương trình:  I2 CCl = K phân bô  I2 H O (4) I2 + KI KI3 Lớp H 2O Trang Lớp CCl4 I2 Nếu chuẩn độ lớp CCl4 Na2S2O3 xác định  I2 CCl Dựa vào (4) tính  I2 H O Khi biết K pb ( K pb xác định nhờ nghiên cứu riêng lẽ phân bố I lớp H 2O lớp CCl4 ):  I2 H O = C1 =  I2 CCl (5) K pb Nếu chuẩn độ lớp H 2O Na 2S2O3 ta xác định nồng đọ tổng cộng I2  + KI3  = C1' từ xác định  KI3      KI3  = C1' - C1       Khi biết nồng đọ ban đầu KI ( CKI ) tính  KI : KI = CKI - KI3  = CKI - C1' + C1    (7) Thay (5),(6),(7) (2) ta thu được: KC = C1' - C1 C1 (CKI - C1' + C1 ) (8) Xác định hệ số phân bố I lớp CCl4 lớp H 2O Lấy vào hai bình nón nút nhám 2: Bình 1: 150 ml H 2O bão hoà I + 10 ml CCl4 ; Bình 2: 150 ml nước cất + 10 ml CCl4 bão hoà I Nút kín hai bình, lắc khoảng Ngừng lại Chuyển hỗn hợp sang phễu chiết 2, để yên chiết riêng lớp CCl4 vào bình 1a, 2a lớp H 2O vào bình 1b, 2b Chuẩn độ lớp hữu cơ: Dùng pipet lấy lớp CCl4 (bình 1a, 2a) 2ml vào bình chứa sẵn 25 ml KI 0,1 N cho thêm khoảng giọt hồ tinh bột chuẩn độ Na 2S2O3 0,01 N Chuẩn độ lớp H2O: dùng pipet lấy lớp H 2O (bình 1b, 2b) 20 ml dung dịch vào bình chứa sẵn ml KI 0,1 N cho thêm khoảng giọt hồ tinh bột tiến hành chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 0,001 N Tiến hành chuẩn lần để lấy kết trung bình Gọi số ml Na 2S2O3 0,01 N (hay 0,001N) dùng để chuẩn độ V, số ml dung dịch Trang mẫu thử Vo , nồng độ đương lượng I mẫu thử N ta có: V 0,01 = Vo N Mặt khác theo phương trình phản ứng (3): N I = C= M nồng độ phân tử gam I : V 0,01 mol/l V0 Ghi số liệu thu kết tính theo bảng B Số Na 2S2O3 B đ B B L B CCl4 ) L B H 2O ) L B CCl4 ) L H 2O ) Lần Lần Trung bình Nồng độ I (mol/l) Tính K pb theo công thức (4) bình lấy kết trung bình Xác định g đ chất tham gia ph ứng số cân Lấy vào bình nón có nút nhám 3, 4, 5: Bình 3: 50 ml dung dịch KI 0,1 N + 10 ml CCl4 bão hoà I Bình 4: 50 ml dung dịch KI 0,05 N + 10 ml CCl4 bão hoà I Bình 5: 50 ml dung dịch KI 0,1 N + ml CCl4 bão hoà I2 + ml CCl4 Nút kín bình, lắc khoảng Ngừng lại Chuyển hỗn hợp sang phễu chiết 3, 4, để yên, chiết riêng lớp CCl4 vào bình 3a, 4a, 5a lớp H 2O vào bình 3b, 4b, 5b C h u ẩ n đ ộ l p h ữ u c : Dùng pipet lấy lớp CCl4 (bình 3a, 4a, 5a) ml dung dịch vào bình chứa sẵn 25 ml KI 0,1 N chuẩn độ dung dịch Na 2S2O3 0,01N Tiến hành chuẩn lần để lấy kết trung bình Chuẩn độ lớp nước: Dùng pipet l lớp H 2O (bình 3b, 4b, 5b) 25 ml dung dịch vào bình tam giác chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 0,001 N Ghi số liệu thu theo bảng Trang Bảng Số B Na 2S2O3 B B đ L B CCl4 ) H 2O ) L B B B CCl4 ) L L B H 2O ) L B CCl4 ) L H 2O ) Lần Lần Trung bình Dựa vào bảng tính  I2 CCl nồng độ tổng cộng  I2  +  KI3  = C' lớp nước (đối với bình 3, 4, 5) Dựa vào công thức (5) (6) (7) tính nồng độ chất cân Kc lấy kết trung bình K1 + K + K 3 K= Tính sai số việc xác định số cân bằng: εK1 = K1 - K εK = K - K εK3 = K3 - K εK = εK1 + εK + εK 3 KC = K ± εK ***Lư ý: + Cá CC H2 O đậy kí ắ + V io ễ nê tiế y k ó t i đượ s tro đ k i tá i đượ ê tách ầ o vào bình đ H2O trư Trang Bài PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ESTE Mục đích Xác định số tốc độ phản ứng lượng hoạt động hoá phản ứng thuỷ phân etyl axetat dung dịch kiềm Lí thuyết Phản ứng thuỷ phân etyl axetat xảy theo phương trình: CH3COOC2H5 + NaOH  CH3COONa + C2H5OH (1) Đây phản ứng bậc hai, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ este kiềm: - dC = kCe Ck dt (2) Và số tốc độ phản ứng: k= Ce0 (C0k - C x ) 2,303 lg t (Ck0 - C0e ) Ck0 (Ce0 - C x ) (3) đây: C0e C0k nồng độ ban đầu este kiềm C x nồng độ este kiềm phản ứng sau thời gian t Ce = Ce0 - Cx Ck = C0k - Cx nồng độ este kiềm thời điiểm t Bằng cách chuẩn độ lại lượng NaOH lại phản ứng thời điểm khác tính C x từ xác định k Tiế t í iệ Lấy hai bình cầu đáy dung tích 500 ml có nút đậy kín (tốt nút nhám) Dùng bình định mức lấy 250 ml dung dịch este etyl axetat ml dung dịch NaOH N cho vào bình 250 60 N vào bình (lượng NaOH dùng dư để phản ứng thủy phân xảy 40 hoàn toàn) Đậy kín hai bình để tránh este bay CO2 tan vào dung dịch NaOH Ngâm hai bình vào máy điều hòa nhiệt độ 30oC Sau 10 ÷ 15 bắt đầu đổ nhanh bình đựng dung dịch NaOH vào bình đựng este, đậy nút, lắc hỗn hợp, ghi thời gian coi lúc bắt đầu phản ứng Đồng thời dùng pipet lấy nhanh 40 ml hỗn hợp Trang cho vào bình nón cỡ 250 ml có sẵn 25 ml HCl 1 N Vì lượng HCl N dư so 40 40 với NaOH có 40 ml mẫu thử nên trung hòa hết kiềm kìm hãm phản ứng lại Bằng chách chuẩn độ lượng axit dư bình nón (dùng NaOH N với chất thị 40 phenolphtalein biết lượng HCl tiêu tốn để trung hòa lượng NaOH có 40 ml mẫu thử Dữ kiện th ứng với thời điển t = Sau 5, 10, 20, 30, 40, 50 phút kể từ lúc bắt đầu phản ứng, lại lấy 40 ml hỗn hợp phản ứng cho vào bình nón có sẵn 25 ml HCl N lại chuẩn độ lượng HCl dư 40 lương NaOH nêu Sau lấy mẫu thử cuối (ở phút thứ 50), lắp vào bình phản ứng sinh hàn hồi lưu, đun nồi cách thuỷ lên tới 70oC giữ nhiệt độ khoảng nửa Để nguội hỗn hợp phản ứng đến 30oC tiến hành lấy mẫu chuẩn độ NaOH lại làm Vì 70oC phản ứng xảy nhanh, sau 30 phút giữ hỗn hợp phản ứng nhiệt độ để nguội đến 30oC, phản ứng xem kết thúc kiện thu ứng với t =  Để xác định lượng hoạt hoá phản ứng cần lặp lại thí nghiệm tương tự bình phản ứng đặt máy điều nhiệt 40oC mẫu thử lấy thời điểm 3, 5, 10, 15, 20, 30 phút sau lúc bắt đầu phản ứng Dữ kiện ứng với thời điểm t = t =  sử dụng kết phần Cần ý suốt thời gian thí nghiệm không nhấc bình khỏi máy điều nhiệt Tí toá kết q Nếu gọi lượng NaOH lượng HCl N dùng để chuẩn độ lượng axit dư bình nón n ml 40 1 N đa tiêu tốn để trung hòa NaOH hay lượng NaOH N có 40 ml 40 40 mẫu thử n t bằng: nt = 25 - n Gọi n , n t , n  lượng NaOH co 40 ml mẫu thử thời điểm tương ứng t = 0, t = t t =  nồng độ ban đầu kiềm C0k tỉ lệ với n , nồng độ ban đầu este C0e tỉ lệ với n - n  (vì ta xem phan ứng kết thúc lượng NaOH lấy dư so với Trang este) nồng độ este bị phâh=n hủy sau thời gian t C x tỉ lệ với n - n t , nghĩa là: C0k = const.n C0e = const.(n - n  ) Cx = const.(n - n t ) Ở “const” hệ số tỉ lệ nồng độ đương lượng dung dịch với số ml dung dịch tdinh sau: Vì n o số ml NaOH N có 40 ml mẫu thử thời điểm t = nên đương 40 lượng NaOH có 40 ml mẫu thử là: n 1 nồng độ đương lượng 40 1000 NaOH mẫu thử là: 1  40  CN =  n = n0 :  40 1000  1000 1600 Như “const” = 1600 Thay giá trị C0k , C0e , C x vào phương trình (3) thu được: k= n (n - n  ) 2,303 lg t t.const.n  n (n t - n  ) (4) Ghi kết thực nghiệm tính toán theo bảng sau: Nhiệt độ Thời gian lấy mẫu (oC) Lượng NaOH Lượng NaOH Hằng số tốc độ thử kể từ thời điểm t dùng chuẩn độ có 40 ml phản ứng k =0 HCl dư, n mẫu thử: n t  25 - n Đối với nhiệt độ phải xác định giá trị số tốc độ trung bình: k= k1 + k + + k n n Năng lượng hoạt động hóa tính theo phương trình: lg k T2 k T1  E 1 1    4,575  T1 T2  Trang Trong đó: T1 = 30 + 273 = 303K T2 = 40 + 273 = 313K CÂU HỎI Trình bày khái niệm tốc độ phản ứng hóa học? Hằng số tốc độ phản ứng Phân biệt bậc phản ứng? Phản ứng chiều bậc nhất, phản ứng chiều bậc hai gì? Tại để lấy kiện t phải đun đến 700C? Không lắp ống sinh hàn hoàn lưu không ? Thí nghiệm t = 400C có cần phải đun hoàn lưu để lấy kiện t không ? Tại sao? Giải thích theo thời gian đoạn phải cho 25ml dung dịch phản ứng vào dung dịch acid HCl? Nếu dung dịch acid HCl làm lạnh trước hay đun nóng lên có không? Vì sao? Trang Bài TÍNH TAN HẠN CHẾ CỦA CHẤT LỎNG Mục đích  Xây dựng giản đồ độ tan hai chất lỏng hoà tan hạn chế xác định nhiệt độ hoà tan tới hạn  Xây dựng giản đồ độ tan hệ ba cấu tử hoà tan hạn chế Lí thuyết Các chất lỏng hoà tan hoàn toàn vào (nước - etanol, benzen cloroform – cacbon tetraclorua ), thực tế không hoà tan vào (dầu hoả - nước, nước - thuỷ ngân - benzen, ) hoà tan hạn chế vào (phenol - nước, nước cloroform - axit axetic ) Ở xét trường hợp hoà tan hạn chế Hệ hai cấu tử Gi đồ đ tan ệ hai chất lỏ hoà tan hạ c ế Xét hệ phenol - nước làm ví dụ Ở nhiệt độ, độ hoà tan phenol nước nước phenol có giá trị xác định Khi nhiệt độ tăng, độ tan chất chất tăng Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến độ tan lẫn chúng P = const có dạng hình 1, HK IK đường biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ tới độ tan phenol nước nước phenol Hai đường cắt điểm K ứng với nhiệt độ tk, nhiệt độ phenol nước hoà tan vào theo tỉ lệ Nhiệt độ tk gọi nhiệt độ tới hạn hoà tan tCo K tK R tR t2 Q P t3 F E t1 A B C D K K' H2O H I C6H 5OH % C6H5OH Hình Giản đồ tan hệ phenol – nước Để hiểu rõ giản đồ, ta xét biến đổi xảy hệ thay đổi thành Trang 10 hệ naphtalen – điphenylamin Yêu cầu: 1) Ghi kiện thực nghiệm thu theo bảng mẫu sau: Ố số % naphtalen N iệt đ đầ kết ti N iệt đ kết ti ỗ ợ ơte ti … 2) Vẽ đồ thị nhiệt độ - thời gian giản đồ nóng chảy (nhiệt độ - thành phần) giấy milimet Xã định thành phần hỗn hợp ơtecti CÂU HỎI Nhiệt độ eutecti gì? Điểm eutecti gì? Dùng quy tắc pha, giải thích trình kết tinh chất nguyên chất hỗn hợp eutecti nhiệt độ không đổi trình kết tinh dung dịch nhiệt độ giảm dần? Tại nhiệt độ môi trường làm lạnh phải thấp nhiệt độ eutecti (t e) nhiệt độ môi trường lớn te gây nên điều gì? Giải thích giản đồ? - Điền thành phần vào vùng giản đồ - Giải thích đường giản đồ Trang 23 BÀI ĐIỀU CHẾ CÁC HỆ KEO VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Mục đích Điều chế số hệ keo phương pháp phân tán, phương pháp ngưng tụ khảo sát tính chất chúng Xác định ngưỡng keo tụ hệ keo Lý thuyết Hoá học chất keo - hay xác hơn, hoá học hệ phân tán - nghiên cứu hệ bao gồm pha phân tán dạng chia nhỏ thành hạt, phân bố môi trường phân tán liên tục Các hạt có kích thước quy ước từ m  100 m (10–7  10–5 cm), nghĩa lớn kích thước phân tử, nên hệ dị thể chưa đủ lớn để phát kính hiển vi nên hệ siêu vi dị thể Những hệ chứa hạt có tên SON Hoá học chất keo nghiên cứu hệ chứa hạt có kích thước lớn 100 m, gọi hệ phân tán vi dị thể hệ phân tán thô Các hệ thô gọi huyền phù hạt pha rắn, gọi nhũ tương hạt pha lỏng gọi bọt hạt khí phân bố môi trường lỏng Do hạt keo có kích thước nhỏ nên chúng có bề mặt riêng lớn Vì vậy, hệ keo có lượng bề mặt lớn không bền vững nhiệt động học Các hạt có xu hướng liên kết lại với thành hạt lớn (làm cho bề mặt riêng nhỏ lượng bề mặt giảm) lắng xuống Quá trình gọi keo tụ Để giữ cho hệ keo bền vững mức độ người ta phải thêm vào hệ chất ổn định (hay chất làm bền) Cơ chế làm bền đại đa số trường hợp hạt keo hấp phụ loại ion chất làm bền, làm tăng điện tích hạt keo, khiến cho lực đẩy tĩnh điện hạt keo tăng lên, ngăn cản liên kết hạt Có hai cách chế tạo hệ phân tán Cách thứ chia nhỏ vật chất thu hạt có kích thước cỡ hạt keo, phương pháp theo cách gọi phương pháp phân tán.Ví dụ, người ta xay lưu huỳnh phân bố vào nước, lưu huỳnh pha phân tán nước môi trường phân tán Cách thứ hai tập hợp phân tử, nguyên tử hay ion có sẵ môi trường lại thành hạt có kích thước cỡ hạt keo Các phương pháp theo cách gọi phương pháp ngưng tụ Ví dụ, son AgI chế tạo cách cho AgNO3 phản ứng với KI Các ion Ag+ I môi trường Trang 24 tập hợp lại thành hạt keo AgI Một điều kiện thiết yếu cho hai phương pháp pha phân tán phải thực tế không tan môi trường phân tán hay nói cách khác pha phân tán tương tác với mô I trường Chính mà hệ keo chế tạo hai cách gọi hệ keo kị lưu Ngoài có hệ keo ưa lưu, điển hình dung dịch chất cao phân tử, phân tử có tương tác với môi trường tạo thành dung dịch thật Vì vậy, để chế tạo chúng người ta cần cho chất CPT vào môi trường thích hợp, chất tự hoà tan vào môi trường Song môi trường dung môi tồi chất CPT người ta chế tạo dung dịch keo chất CPT phương pháp phân tán hay ngưng tụ thu hệ keo kị lưu Hạt keo chế tạo môi trường lỏng thường có cấu tạo phức tạp, tuỳ thuộc vào điều kiện chế tạo Ngày nay, người ta quan niệm hạt keo mixen trung hoà điện bao gồm nhân, thường có cấu tạo tinh thể, lớp điện kép bao quanh Lớp kép gồm hai Bản gồm ion dấu điện nằm bề mặt hạt keo, tạo cho hạt có điện tích nên gọi ion định hiệu Bản gồm ion điện tích ngược dấu vừa đủ để trung hoà điện tích hạt keo - ion nghịch Các io n nghịch chịu tác dụng lực hút tĩnh điện, lực hấp phụ vào bề mặt hạt lực khuếch tán chuyển động nhiệt gây ra, nên phân bố thành hai lớp Lớp gồm số ion nằm sát bề mặt hạt keo gọi lớp hấp phụ, lớp bao gồm số ion nghịch lại, lớp khuếch tán Ở lớp nồng độ ion nghịch giảm dần từ lớp kép kết thúc nồng độ nồng độ ion nghịch dung dịch Người ta thường biểu diễn cấu tạo hạt keo sơ đồ hay công thức Ví dụ hạt keo AgI hình thành phản ứng: AgNO3  KI  AgI  KNO3 Với giả thuyết KI lấy dư để làm chất lầm bền, có sơ đồ công thức hình Ag I Trang 25 Hình Sơ đồ công thức cấu tạo mixen cua son gI dung dịch KI loãng Tuỳ thuộc vào nồng độ ion dung dịch mà lớp kép dày hay mỏng Khi lớp kép có chiều dày lớn hạt keo bền vững, lớp kép mỏng hạt keo tiến sát lại gần khoảng cách mà lực hút tác dụng mạnh khiến cho hạt liên kết lại với thành hạt lớn - keo tụ Chính mà thêm chất điện li vào hệ keo thường xảy keo tụ Sự keo tụ bắt đầu xảy nồng độ chất điện li tối thiểu gọi ngưỡng keo tụ, tính số mili mol mili đương lượng chất điện li lít dung dịch keo Sự keo tụ chất điện li tuân theo quy tắc Schultze – Hardy Tác dụng keo tụ chất điện li ion ngược dấu với dấu điện hạt keo tác dụng tăng lên nhanh theo tăng hoá trị ion Lí thuyết thực nghiệm ngưỡng keo tụ  tỉ lệ nghịch với hoá trị Z luỹ thừa γ = K Z6 Sự có mặt chất cao phân tử thích hợp hệ keo kị lưu làm tăng độ bền vững hệ keo Tác dụng gọi tác dụng bảo vệ chất cao phân tử hệ keo kị lưu Cơ chế tác dụng bảo vệ chất cao phân tử hấp phụ lên bề mặt hạt keo, làm thành màng bảo vệ ngăn cản liên kết hạt chúng đến gần Như trên, ta biết hạt keo thường có điện tích định, tuỳ thuộc vào chất ion định hiệu Do đó, đặt hệ keo vào điện trường hạt keo tích điện di chuyển cực, tượng điện di (phần hạt di chuyển bao gồm: nhân lớp ion định hiệu lớp hấp phụ ion nghịch); môi trường với phần ion nghịch lại lớp khuếch tán di chuyển cực khác, tượng điện thẩm Những hệ keo kị lưu sau chế tạo thường chứa chất lẫn, thường chất điện li Khi nồng độ chất điện li lớn, chiều dày lớp kép giảm làm cho độ bền vững hệ giảm Muốn cho hệ keo bền vững người ta phải loại bớt chất điện li phương pháp thẩm tích, nghĩa cho hệ keo vào túi màng bán thấm, chất điện li lọt qua màng thoát dần khỏi hệ, hạt keo có kích thước lớn nên không lọt qua màng giữ lại hệ Cũng kích thước hạt lớn mà hệ keo có đặc điểm khuếch Trang 26 tán chậm so với dung dịch thực Để chế tạo nhũ tương người ta dùng phương pháp phân tán thường phải thêm chất làm bền gọi chất nhũ hoá Có hai loại nhũ tương: a) Nhũ tương loại I hay nhũ tương thuận, có pha phân tán chất lỏng không phân cực, môi trường phân tán nước b) Nhũ tương loại II hay nhũ tương nghịch, có pha phân tán nước, môi trường phân tán chất lỏng không phân cực (thường gọi dầu) Nhũ tương loại I có kí hiệu D/N (dầu nước), nhũ tương loại II có kí hiệu N/D (nước dầu) Chất nhũ hoá thường chất hoạt động bề mặt, thí dụ kali oleat, canxi oleat, nhôm stearat v.v Tiến hành thí nghiệm Chế tạo Son S Son côlôphan (nhựa thông rắn) phương pháp dung môi a) Chế tạo dung dịch bão hoà lưu huỳnh rượu etylic cách lắc mạnh cho S hoà tan đến bão hoà để lắng phần S thừa Lấy ml dung dịch nhỏ chậm (vừa nhỏ vừa khuấy) vào 20 ml nước cất S không tan nước, nên phân tán vào nước, phân tử lưu huỳnh ngưng tụ lại thành hạt có kích thước cỡ hạt keo Chất làm bền sản phẩm oxi hoá rượu tạp chất vi lượng có sẵn lưu huỳnh Hạt keo lưu huỳnh tích điện âm dễ keo tụ chất điện li (dùng dung dịch chất điện li đó, thử xem!) b) Chế tạo dung dịch 2% côlôphan rượu Nhỏ từ từ ml dung dịch (vừa nhỏ vừa khuấy mạnh) vào 20 ml nước cất, ta Son côlôphan nước Hạt keo côlôphan tích điện âm Phương pháp chế tao Son S Son côlôphan gọi phương pháp thay dung môi, nước thay cho rượu làm dung môi cho Son hình thành Phương pháp thay dung môi thuộc loại phương pháp ngưng tụ Chế tạo Son AgI ph n ứng trao đổi Son AgI nước chế tạo phản ứng sau: AgNO3 + KI  AgI + KNO3 Chất ổn định AgNO3 KI Khi dùng dư AgNO3, hạt keo tích điện dương việc hấp phụ ion Ag+ làm ion định hiệu dùng dư KI, hạt keo tích điện âm việc hấp phụ ion I làm ion định hiệu Trang 27  Lấy vào bình tam giác (có dung tích 50  100 ml) 20 ml dung dịch AgNO3 0,01N Nhỏ từ từ vào bình (vừa nhỏ vừa lắc) ml dung dịch KI 0,01N  Lấy vào bình tam giác (cỡ trên) 20 ml dung dịch KI 0,01N Nhỏ từ từ vào ml dung dịch AgNO3 0,01N, vừa nhỏ vừa lắc  Lại lấy vào hai bình, bình đựng 20 ml dung dịch AgNO3 0,01N, bình đựng 20 ml dung dịch KI 0,01N Trộn từ từ vào Nhận xét tượng ba trường hợp? Dùng que dò điện để xác định dấu Son tạo thành Que dò điện: Lấy Zn Cu (kích thước cỡ cm  cm) đặt cách từ  10 mm Nối hai với dây dẫn (hình 2) Khi muốn dò điện tích hạt keo nhúng hai vào dung dịch keo Khi ta có pin với cực dương Cu cực âm Zn Các hạt keo tích điện di chuyển cực Sau khoảng 15 phút, rút lên quan sát xem hạt keo bám vào cực Xác định dấu điện hạt keo Cu Zn Hình Sơ đồ que dò điện C ế tạo keo Fe(OH)3 ằ ứ t ủy â Dựa vào phản ứng: FeCl3 + H2O to Fe(OH)3 + HCl Đun nóng (đến khoảng 90oC) 120 ml nước cất cốc 250 ml, nhỏ vào cốc giọt hết 45 ml dung dịch FeCl3 2% Đun thêm vài phút bếp (không đun sôi mạnhnđể tránh nước bị bốc nhiều làm nồng độ hệ keo thay đổi), nhấc ra, ta son Fe(OH)3 có màu nâu đậm Hệ keo hình thành có công thức cấu tạo sau: mFe(OH)  nFeO  (n - x)Cl    X xCl Trang 28 Hệ keo quan sát hộp chiếu sáng để thấy hình nón Tin-đan Hãy dò dấu điện hạt keo Hãy thực thẩm tích màng bán thấm cellophan (giấy bóng kính) sau Son điều chế nóng (khi làm nguội phản ứng diễn theo chiều nghịch) Chế tạo n ũ tương đ o pha ũ tương Dùng lực học (khuấy, lắc) để chế tạo nhũ tương dầu hoả (kí hiệu D) nước (kí hiệu N) Chất nhũ hoá natri oleat (tức xà phòng thường) C17 H33COONa Lấy 10 ml dung dịch xà phòng vào bình nón cỡ 100 ml Cho vào 10 ml dầu hoả Lắc nửa tiếng liên tục, ta nhũ tương D/N (tức nhũ tương thuận) Nếu thay cho oleat Na, dùng oleat Ca ta nhũ tương N/D (tức nhũ tương nghịch) Hãy nhỏ 20 ml dung dịch CaCl2 0,2M vào nhũ tương thuận chế tạo, nhằm chuyển oleat Na thành oleat Ca tan dầu, lắc nửa liên tục, nhũ tương thu nhũ tương N/D, cách làm gọi cách đảo pha nhũ tương Để quan sát xem nhũ tương thuận hay nghịch ta dùng hai cách sau đây: a Lấy mặt kính, nhỏ lên giọt nhũ tương giọt nước gần kề nhau, dùng que tăm gạt cho hai giọt tiếp xúc với Ta có nhận xét gì? b Nếu có kính hiển vi ta dùng chất màu tan chất lỏng (nước dầu) Sudan III tan D mà không tan N Trước lắc thêm giọt Sudan III (hoà tan sẵn rượu) Khi thành nhũ tương, lấy giọt soi kính hiển vi biết D bị nhuộm đỏ pha phân tán hay môi trường phân tán Xác định n ưỡng keo tụ son Fe(OH)3 Na 2SO4 (hoặ K 2SO4 ) Lấy 12 ống nghiệm đánh số ống từ đến 12, cho vào ống ml dung dịch Son Fe(OH)3 Từ dung dịch Na2SO4 ban đầu có nồng độ 0,01N pha thành dung dịch loãng dần theo thứ tự sau: Ống số 10 11 Số ml Na 2SO4 0,01N 10 11 Số ml nước cất 11 10 Dung dịch Trang 29 Lấy ml dung dịch vừa pha cho vào ống nghiệm đựng Son Fe(OH)3 theo thứ tự từ đến 11 Ống thứ 12 thêm ml nước cất Lắc để yên phút Quan sát Dùng ống thứ 12 để so sánh mức độ đục Ống đục ống số 12 có keo tụ Ghi dấu + vào ống đục dấu  vào ống không đục, theo bảng mẫu sau: Ống số 10 11 12 ……………………………….+………………….+ Ví dụ: Bắt đầu từ ống số có đục Có nghĩa ngưỡng keo tụ tính từ ống số có độ pha loãng 8/4 Lúc nồng độ dung dịch Na 2SO4 tính theo công thức: C= 8.0,01 2 = 10 N 12 Ngưỡng keo tụ tính theo công thức: γ= C.Vđ 1000mN/l VSon + Vđ Vđ : số mililit dung dịch chất điện li cho vào dung dịch keo C : Nồng độ dung dịch chất điện li cho vào VSon : Số mililit dung dịch keo dùng để keo tụ Kết tốt tìm ngưỡng keo tụ xác Cách tiến hành sau: Pha khoảng 70 ml dung dịch chất điện li có nồng độ mà thí nghiệm trước xác định nồng độ bắt đầu làm cho hệ keo có keo tụ gọi dung dịch đặc Cũng lấy khoảng 70 ml dung dịch chất điện li có nồng độ liền trước dung dịch gọi dung dịch loãng Ví dụ: Trong thí nghiệm ống số bắt đầu đục Do dung dịch đặc tương ứng với ống số 8, có pha loãng 8/4 Dung dịch loãng tương ứng với ống số 7, có pha loãng 7/5 Dùng dung dịch pha thành 12 dung dịch có nồng độ khác nằm khoảng nồng độ dung dịch theo bảng sau: Trang 30 Ống số 10 11 12 10 11 Số ml Na 2SO4 loãng 11 10 Dung dịch Số ml Na 2SO4 đặc Nồng độ dung dịch xác định theo công thức: C= C1V1 + C2 V2 N/l V1 + V2 C1 , V1 : Nồng độ số ml dung dịch có nồng độ đặc C2 , V2 : Nồng độ số ml dung dịch có nồng độ loãng Lấy ml từ dung dịch vừa pha cho vào ống nghiệm chứa ml dung dịch son Fe(OH)3, giống làm thí nghiệm Quan sát ghi kết làm (ghi dấu + vào ống đục, dấu  vào ống không đục) Tính ngưỡng keo tụ xác Na 2SO4 với Son Fe(OH)3 Trang 31 Bài ĐƯ NG HẤP PH Đ NG NHIỆT Mục đích Nghiên cứu hấp phụ axit axetic môi trường nước than hoạt tính vẽ đường đẳng nhiệt hấp phụ Lí thuyết Những vật có bề mặt tiếp xúc lớn với pha khí hay pha lỏng thường có khả thu hút chất khí hay chất tan pha lỏng Nếu thu hút xảy bề mặt vật gọi hấp phụ Ví dụ, cho than hoạt tính vào dung dịch axit axetic CH3COOH số phân tử axit axetic tập trung (bị hấp phụ) lên bề mặt than hoạt tính Than hoạt tính gọi chất hấp phụ, axit axetic chất bị hấp phụ, nước môi trường hấp phụ xảy Bằng cách đo nồng độ axit axetic trước sau hấp phụ, biết khối lượng chất hấp phụ m gam ta biết lượng axit axetic bị hấp phụ bề mặt gam than hoạt tính Có nhiều phương trình thực nghiệm lí thuyết đưa để mô tả hấp phụ đẳng nhiệt Ở nêu số phương trình hay gặp: Phương trình Freundlich Đó phương trình thực nghiệm áp dụng cho hấp phụ khí chất tan lên chất hấp phụ rắn: A = βCα đó: (1) A lượng chất bị hấp phụ gam chất hấp phụ (mol/g) C nồng độ chất bị hấp phụ đạt cân hấp phụ (mol/l)   số, riêng  luôn bé Phương trình Langmuir Đó phương trình có chứng minh lí thuyết dựa vào việc nghiên cứu động học hấp phụ Phương trình có dạng  =  max bC + bC (2)  lượng chất bị hấp phụ gam chất hấp phụ (mol/g) C nồng độ chất bị hấp phụ lúc cân hấp phụ (mol/l)  max b số Trang 32 Phương trình Gibbs Khi nghiên cứu mặt lượng trình hấp phụ, Gibbs chứng minh phương trình: Γ=- C dσ RT dC (3) Phương trình nêu lên quan hệ đại lượng hấp phụ  (mol/cm2) d/dC - biến thiên sức căng bề mặt dung dịch gây nên hấp phụ chất lên bề mặt dung dịch theo biến thiên nồng độ dung dịch Phương trình Siscôpxki (Shiskovski) Là phương trình thực nghiệm nêu lên quan hệ sức căng bề mặt dung dịch chất hoạt động bề mặt với nồng độ dung dịch:  =  - aln(1+bC) (4) o sức căng bề mặt dung môi nguyên chất, a b số Trong thực nghiệm ta khảo sát hai phương trình Freundlich Langmuir, tính số hai phương trình vẽ đường biểu diễn hai phương trình (có tên chung đường hấp phụ đẳng nhiệt), đối chiếu kết tính toán với đường thực nghiệm  Phân tích phương trình Langmuir: Phương trình (2) viết dạng:  =  max C +C b =  max C a+C (5) 1/b thay a, số Nếu C > a (5) chuyển thành:  = max (7) Nghĩa đại lượng hấp phụ số: đường biểu diễn (ở vùng nồng độ lớn) đường thẳng song song với trục hoành Ở nồng độ C trung Trang 33 gian, đường biểu diễn đoạn đường cong Đường biểu diễn (hình 1) có tên đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (vì thí nghiệm tiến hành nhiệt độ định) Γ Hình Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Để tìm số phương trình Langmuir, người ta dùng phương pháp đồ thị Muốn ta biểu diễn phương trình (2) dạng khác: C C = +   max b  max (8) Theo phương trình C/ phụ thuộc bậc vào C Đường biểu diễn hệ toạ độ C/  C cắt trục tung M Ta có: OM =  max b tgα = Γ max Từ hai phương trình tính b  max  α Hình Đồ thị để tìm số phương trình Langmuir Trang 34  Phân tích phương trình Freundlich Vì  < nên đường biểu diễn phương trình (1) nhánh đường parabol gọi đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Đường khác đường Langmuir chỗ vùng nồng độ thấp đường biểu diễn đường thẳng qua gốc toạ độ vùng nồng độ cao, đường biểu diễn không đạt cực đại mà có xu hướng lên mãi, nhược điểm phương trình Freundlich Ở vùng nồng độ trung bình, hai đường biểu diễn giống Hình biểu diễn đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich axit propionic than hoạt tính Ta thấy từ điểm M, đường biểu diễn phân hai nhánh: Đoạn MB đoạn tính trực tiếp từ phương trình (1) MC đoạn vẽ theo thực nghiệm Để cho đường hấp phụ mô tả phương trình (1) cần giả thiết  số mà hàm số nồng độ Ở nồng độ thấp  = 1, ta có: A = βC (9) Còn nồng độ cao α = , ta có: A=β (10) Và ta thấy (9) giống (6) (10) giống (7) Để tính số phương trình Freundlich, người ta dùng phương pháp đồ thị Phương trình Freundlich viết dạng: lg A = lgB + αlgC A B M C C Hình Đường hấp phụ axit propionic than hoạt tính Trang 35 lgA γ Hình Đồ thị để tìm số phương trình Freundlich Như lgA tỉ lệ bậc với lgC Đường biểu diễn hệ tọa độ lgA  lgC cắt trục tung N ON = lgβ Ta có: tgα = γ Từ hai phương trình xác định số α β Tiến hành thí nghiệm Phòng thí nghiệm có sẵn dung dịch CH3COOH với nồng độ gần 1N, pha để có 100 ml dung dịch có nồng độ gần sau đây: 0,025N; 0,05N; 0,1N,; 0,2N; 0,4N; 0,5N Dùng dung dịch xút chuẩn (nồng độ 0,05N) chuẩn lại dung dịch với thị phenolphtalein ghi lấy nồng độ xác Lấy dung dịch 50 ml cho vào bình nón cỡ 250 ml cân mẫu than hoạt tính, mẫu gam (cân xác), cho vào bình nón Lắc phút, để yên 25 phút Lọc chuẩn lại dung dịch xút chuẩn dùng hai lần Chú ý: Khi chuẩn (cả hai lần) nên lấy dung dịch 1; 2: 20ml, dung dịch 3: 10ml, dung dịch 4: ml, dung dịch 5; 6: ml; thêm nước cất cho đủ 20 ml (từ dung dịch trở đi) chuẩn Kết trung bình cộng hai lần chuẩn (sai số phải < 3%) Tính toán: 1) Hãy tính số mili đương lượng axit bị than hoạt tính hấp phụ Công thức tính: x = (C0 - C) 50 1000 (mN) C0 C nồng độ axit 1000 truóc sau hấp phụ (N) Trang 36 2) Tính xem gam than hoạt tính hấp phụ mili đương lượng axit? A (hay ) = Ở đây: x m A (hay ) độ hấp phụ (mN/g) m lượng chất hấp phụ 3) Lấy lg , lgC, C/ 4) Lập bảng số liệu theo bảng mẫu sau: STT Nồng độ đầu C0 (N) Nồng độ sau C (N) x (mN) A (hay ) = x lgC lgA C/ m Hãy vẽ đồ thị hình hình để tìm số phương trình Freundlich Langmuir Khi biết số lập phương trình: A = βCα  =  max bC + bC Và lấy số nồng độ C tăng dần (từ 0,05  0,5N), tính giá trị A  tương ứng Viết kết dạng bảng số vẽ đường hấp phụ đẳng nhiệt cho trường hợp: - đường thực nghiệm; - phương trình Freundlich - Langmuir Có nhận xét dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ? CÂU HỎI Đường đẳng nhiệt Freundlich có dạng 1/n =0, 1/n =1, 0