Đề cương vấn đáp thực tập hóa lý

THỰC TẬP HÓA LÝ Bài TN: HyperChem – Xây dựng phân tử tính tốn hóa học I Mục đích thí nghiệm Thiết kế phân tử aceton Tối ưu hóa hình học ̂ khoảng cách ngun Xác định độ dài liên kết C=O, C-C; góc liên kết 𝐶𝐶𝐶 tử C xa Xây dựng giản đồ MO cho phân tử N2 phân tử CO So sánh giản đồ MO thu Biểu diễn orbital phân tử HOMO LUMO Xác định bước sóng kích thích dài hai phân tử Chụp phổ IR (dao động) cho phân tử HCl NH3 Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng: HCl + NH3NH4+ + ClTối ưu hóa cho tất phân tử có phản ứng Thu lấy sinh nhiệt tiểu phân Tính hiệu ứng nhiệt theo hệ định luật Hess II Cơ sở lý thuyết Sinh nhiệt gì? - Sinh nhiệt (hay gọi nhiệt tạo thành: hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất trạng thái tự bền vững Ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C,1atm) gọi nhiệt tạo thành tiêu chuẩn - Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn đơn chất bền Định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt q trình hóa học phụ thuộc vào chất trạng thái chất tham gia phản ứng sản phẩm cuối khơng phụ thuộc vào đường q trình (Nghĩa hiệu ứng nhiệt không phụ thuộc vào số đặc điểm giai đoạn trung gian) Đơn vị: 𝑘𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑙 −1 (𝑅 = 8,314 J mol−1 K−1 = 0,0821𝑎𝑡𝑚 mol−1 K−1 = 1,987cal mol−1 K−1) Hệ quả: Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng sinh nhiệt sản phẩm trừ tổng sinh nhiệt chất ban đầu 𝑜 𝑜 ∆𝑟 𝐻 𝑜 = ∑ ∆𝑓 𝐻𝑠𝑝 − ∑ ∆𝑓 𝐻𝑡𝑔𝑖𝑎 Giản đồ MO - Orbital phân tử HOMO orbital phân tử chiếm cao - Orbital phân tử LUMO orbital phân tử không bị chiếm thấp LUMO HOMO Xác định bước sóng kích thích phân tử CO, N2 NNTL_LTL ∆𝐸 = 𝐸𝐿𝑈𝑀𝑂 − 𝐸𝐻𝑂𝑀𝑂 = ℎ𝑐 ℎ𝑐 →𝜆= 𝜆 𝐸𝐿𝑈𝑀𝑂 − 𝐸𝐻𝑂𝑀𝑂 C: 1𝑠 2𝑠 2𝑝2 O: 1𝑠 2𝑠 2𝑝4 Cấu hình: 𝜎𝑠2 𝜎𝑠∗2 𝜋𝑥2 𝜋𝑦2 𝜎𝑧2 Bậc liên kết: 𝑁 = 8−2 =3 Nội dung thuyết MO: - Liên kết cộng hóa trị hình thành phân bố electron hóa trị nguyên tử tham gia liên kết MO Các MO tạo từ tổ hợp tuyến tính AO, số AO tổ hợp - Tùy thuộc điều kiện tổ hợp tạo nên: + MO liên kết có lượng thấp lượng AO tổ hợp + MO phản liên kết có lượng cao lượng AO tổ hợp + MO khơng liên kết có lượng lượng AO tổ hợp Bậc liên kết 𝑁 = 𝑛−𝑛∗ - Điều kiện tạo thành MO liên kết: + Các AO tham gia tổ hợp phải có lượng tương đương + Các AO phải có khả xen phủ cực đại + Các AO phải cùng tính chất đối xứng với trục liên kết cùng dấu xen phủ - Tùy theo tính đối xứng MO trục liên kết khả tổ hợp AO tạo thành MO xích ma (σ), MO pi (π), MO denta (δ), Các MO cũng có dạng liên kết, phản liên kết, không liên kết - Sự phân bố electron hóa trị MO tuân theo nguyên lý Pauli qui tắc Hund dãy thứ tự lượng MO ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ 𝜎1𝑠 < 𝜎1𝑠 < 𝜎2𝑠 < 𝜎2𝑠 < 𝜎𝑝𝑥 < 𝜋2𝑝𝑧 = 𝜋2𝑝𝑦 < 𝜋2𝑝 = 𝜋2𝑝 < 𝜎2𝑝 𝑧 𝑦 𝑥 Phổ hồng ngoại IR Phổ IR phổ hấp thụ tất phân tử hấp thụ bước sóng ánh sáng tương ứng với vùng IR Quang phổ hồng ngoại cung cấp khả đo loại dao động khác liên kết nguyên tử tần số khác (Có kiểu dao động, nguyên tử liên kết với tiến lại gần hơn, nguyên tử ko liên kết với tiến lại gần nhau) NNTL_LTL Bài TN: Nhiễu xạ tia X – Mơ hình hóa cấu trúc tinh thể I Mục đích Xây dựng giản đồ nhiễu xạ tia X số cấu trúc tinh thể chuẩn: ZnO, TiO2 Xác định số nguyên tử nguyên tố ô mạng sở, số phân tử cấu trúc chất trogn mạng sở, thể tích mạng Xác định pha tinh thể, vi chỉnh cấu trúc tính tốn thơng số cấu trúc mẫu thực nghiệm (2 mẫu TiO2, hỗn hợp hai mẫu TiO2) Ghi lại thông số mạng sở mẫu thực nghiệm sau vi chỉnh, cặp số Miller, giá trị khoảng cách mặt phẳng mạng dhkl góc 2𝜃 chiều cao độ rộng nửa peak (FWHM) tính thể tích mạng sở kiểu mạng Bravais II Cơ sở lý thuyết Tia X: - Là xạ điện từ có bước sóng ngắn (0,5 Å ∶ 2.5 Å) so với xạ điện từ vùng nhìn thấy vùng cực tím - Tia X có từ trường điện trường liên kết với Sự dao động điện trường từ trường biểu diễn tương ứng trogn mặt phẳng xy xz Tương tác tia X vật liệu: - Theo cách khác nhau: Được hấp thụ chất (biến thành nội năng-quang phổ hấp phụ tia X), phân tán không đàn hồi khỏi vật liệu (photon trao đổi động lượng với với mẫu-tán xạ Compton), phân tán đàn hồi khỏi vật liệu - Tán xạ đàn hồi tia X: photon thoát mà không làm thay đổi tổng động lượng, cùng bước sóng với pha với photon tới (đòi hỏi xạ tới phải va chạm hạt tích điện, dao động điện trường tạo điện trường hạt tích điện dẫn đến tán xạ photon) Nhiễu xạ tia X: foton xạ tia X tán xạ tới mặt phẳng song song nguyên tử cách khoảng d Phương trình Bragg: 𝑛𝜆 = 2𝑑 𝑠𝑖𝑛 𝜃 n: số nguyên dương (1,2,3) λ: bước sóng xạ tới d: khoảng cách hai mặt phẳng Có kiểu mạng tinh thể chính: Tam tà 𝛼, 𝛽, 𝛾 ≠ 90𝑜 𝑎≠𝑏≠𝑐 𝑜 𝑜 Đơn tà 𝛽 ≥ 90 , 𝛼 𝛾 = 90 𝑎≠𝑏≠𝑐 𝑜 Trực thoi 𝛼, 𝛽, 𝛾 = 90 𝑎≠𝑏≠𝑐 𝑜 Tứ phương 𝛼, 𝛽, 𝛾 = 90 𝑎=𝑏≠𝑐 𝑜 Lục phương 𝛼, 𝛽, 𝛾 = 90 𝑎≠𝑐 𝑜 Lập phương 𝛼, 𝛽, 𝛾 = 90 𝑎=𝑏=𝑐 Mặt thoi 𝛼, 𝛽, 𝛾 ≠ 90𝑜 𝑎=𝑏=𝑐 Số nguyên tử ô mạng sở xác định phương trình: 𝑁 = 𝑁𝑖 + 𝑁𝑓 /2 + 𝑁𝑒 /4 + 𝑁𝑐 /8 𝑁𝑖 : 𝑠ố 𝑛𝑔𝑢𝑦ê𝑛 𝑡ử 𝑛ằ𝑚 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 ô 𝑚ạ𝑛𝑔 NNTL_LTL 𝑁𝑓 : 𝑠ố 𝑛𝑔𝑢𝑦ê𝑛 𝑡ử 𝑛ằ𝑚 𝑡𝑟ê𝑛 𝑚ặ𝑡 𝑚ạ𝑛𝑔 𝑁𝑒 : 𝑆ố 𝑛𝑔𝑢𝑦ê𝑛 𝑡ử 𝑛ằ𝑚 𝑡𝑟ê𝑛 𝑐ạ𝑛ℎ ô 𝑚ạ𝑛𝑔 𝑁𝑐 : 𝑆ố 𝑛𝑔𝑢𝑦ê𝑛 𝑡ử 𝑛ằ𝑚 𝑛ú𝑡 𝑚ạ𝑛𝑔 Cấu trúc dạng hình học tinh thể: - Một mạng lưới xác định kiểu trật tử tinh thể ô mạng sở tinh thể - Mỗi ô mạng sở tinh thẻ xác định số mạng tên đặc trung nhóm điểm nút mạng (đơn giản, tâm mặt, tâm khối) - Một ô mạng sở tinh thể đơn vị lặp lại nhỏ mạng tinh thể - Nhiễu xạ kết tán xạ tia X khỏi đám mây điện tử nguyên tử ô mạng - Chỉ số Miller có dạng (h,k,l) h,k,l nghịch đảo giao điểm mặt phẳng với trục a,b,c tương ứng - Khoảng cách mặt mạng: Lập phương ℎ2 + 𝑘 + 𝑙 𝑉 = 𝑎3 = 𝑎2 𝑑ℎ𝑘𝑙 2 Tứ phương ℎ + 𝑘 + 𝑙2 𝑙2 𝑉 = 𝑎2 𝑐 + 2 = 𝑎2 𝑐 𝑑ℎ𝑘𝑙 Trực thoi ℎ2 𝑘 𝑙 𝑉 = 𝑎 𝑏 𝑐 = + + 𝑎2 𝑏 𝑐 𝑑ℎ𝑘𝑙 Lục phương ℎ + ℎ𝑘 + 𝑘 𝑙2 √3𝑎𝑐 = ( ) + 𝑉 = 𝑎2 𝑐2 𝑑ℎ𝑘𝑙 Đơn vị: 𝑑ℎ𝑘𝑙 : Å, 𝑉: Å - Kỹ thuật Debey Sherrer áp dụng với mẫu bột ( phân tích bột đa tinh thể) - An tồn phịng thí nghiệm: Thiết bị đo nhiễu xạ tia X trang bị khóa an tồn kiểm tra thường xuyên để đảm bảo thiết bị hđ tốt buồng đo mẫu khơng thể mở chiếu chùm tia X Cường độ phân tán xác định cần phải đạt mức III Tiến hành thí nghiệm: - Phần mềm sử dụng PowderCell Một số vd hệ tinh thể: Cu Lập phương KCl Lập phương NaCl Lập phương ZnO Lục phương CaCO3 Mặt thoi/Tam phương TiO2 Tứ phương Fe3O4 Lập phương Kết quả: TiO2 (anatase): Tetragonal: Ditetragonal dipyramidal (4/m2/m2/m) TiO2 (rutile) : Tetragonal: Ditetragonal dipyramidal (4/m2/m2/m) ZnO : Hexagonal: Cubic - Khi làm với phần mềm nhận thông số: Cặp số Miller, giá trị khoảng cách mặt phẳng, chiều cao, độ rộng nửa pic (𝐹𝑊𝐻𝑀 = 2𝜃, 𝑛𝜆 = 2𝑑 𝑠𝑖𝑛 𝜃) thể tích mạng sở kiểu mạng tinh thể Bravais NNTL_LTL Bài TN: Xác định thiêu nhiệt I Mục đích Xác định thiêu nhiệt sinh nhiệt Naphtalen II Cơ sở lý thuyết: Hiệu ứng nhiệt phản ứng nhiệt hấp thụ hay tỏa trình phản ứng - Nguyên lí I động lực học: Độ biến thiên nội vật tổng công nhiệt lượng mà vật nhận + ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 với quy ước dấu nhiệt lượng công sau : 𝑄 > 0: Vật nhận nhiệt lượng từ vật khác 𝑄 < 0: Vật truyền nhiệt lượng cho vật khác 𝐴 > 0: Vật nhận công từ vật khác 𝐴 < 0: Vật thực công lên vật khác + ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 = 𝑃 ∆𝑉 + 𝑄 Điều kiện đảng tích, = : ∆𝑈 = 𝑄 Điều kiện đẳng áp : ∆𝐻 = ∆𝑈 + ∑𝑣𝑅𝑇 - Sinh nhiệt (hay gọi nhiệt tạo thành: hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất trạng thái tự bền vững Ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C,1atm) gọi nhiệt tạo thành tiêu chuẩn - Sinh nhiệt chất chênh lệch tổng thiêu nhiệt thành phần cấu tạo nên chất với thiệu nhiệt chất 𝑡𝑝 ∆𝐻𝑠𝑛 = ∑ 𝐻𝑡𝑛 − ∆𝐻𝑡𝑛 - Thiêu nhiệt chất hiệu ứng nhiệt phản ứng ảnh đốt cháy mol chất đó oxi điều kiện tiêu chuẩn để tạo thành oxit bền 𝐶10 𝐻8 + 12𝑂2 → 10𝐶𝑂2 + 4𝐻2 𝑂 - - - III Định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt q trình hóa học phụ thuộc vào chất trạng thái chất tham gia phản ứng sản phẩm cuối không phụ thuộc vào đường trình (Nghĩa hiệu ứng nhiệt không phụ thuộc vào số đặc điểm giai đoạn trung gian) CT xác định thiêu nhiệt naphtalein : 𝑀𝑁 ∆𝑇𝑁 𝐶𝐶𝑎𝑙 𝑁𝑎𝑝ℎ ∆𝐻𝑡𝑛 = − 𝑚𝑁 𝑀𝑁 : Khối lượng mol naphtalen ∆𝑇𝑁 : Sự thay đổi nhiệt độ trình đốt cháy naphthalene 𝐶𝐶𝑎𝑙 : Nhiệt dung nhiệt lượng kế 𝑚𝑁 : Khối lượng naphtalen Acid benzoic đốt cháy để xác định nhiệt dung hệ, Nhiệt hấp thụ bình nhiệt lượng Q : 𝐵 𝑚𝐵 ∆𝐻𝑡𝑛 𝑄=− 𝑀𝐵 𝐵 ∆𝐻𝑡𝑛 : thiêu nhiệt axit benzoic 𝑚𝐵 : Khối lượng axit benzoic 𝑀𝐵 : Khối lượng mol axit benzoic 𝑄 Nhiệt dung hệ : 𝐶𝐶𝑎𝑙 = ∆𝑇 𝑐𝑎𝑙 Tiến hành thí nghiệm: - Cấu tạo thiết bị: 1) bom phản ứng 2) bếp từ NNTL_LTL 3) từ 4) van xả/nạp khí 5) ống nối với van xả khí 6) Cặp nhiệt điện 7) thiết bị hiển thị nhiệt độ 8) nguồn điện 9) Bình nhiệt lượng - TN xác địn nhiệt dung thông qua việc đốt acid benzoic 1) Tạo viên nén acid benzoic : nghiền mịn cân khoảng 200 đến 250 mg + dùng dây thép để cm (cân 𝑚1 ) để tạo viên nén với lượng cân + cân lại viên ép khối lượng 𝑚2 => Khối lượng thực viên mẫu xác định : 𝑚 = 𝑚2 − 𝑚1 - Chuẩn bị bom phản ứng (xả khí, vệ sinh bom, buộc chặt hai đầu dây thép chứa mẫu với điện cực)  nạp Oxi vào bình phản ứng  tiến hành - Các giai đoạn: Giai đoạn 1: Cho hệ ổn định khoảng phút tiến hành ghi số liệu khoảng 10 phút: 30 giây ghi số liệu đến nhiệt độ hệ nhiệt lượng không đổi Giai đoạn : Bật tắt công tắc nguồn thiết đặt nguồn điện 12 đến 15V để phóng điện (xảy khoảng thời gian ngắn 30 giây): 10 giây giá trị, gđ kết thúc nhiệt độ hệ tăng chậm Giai đoạn : 30 giây giá trị, theo dõi nhiệt độ khoảng 10 phút Đồ thị biểu diễn phụ thuộc 𝑇(𝑜 𝐶) ~𝑡(𝑠) Từ đồ thị xác định xác biến thiên nhiệt độ ∆𝑇𝑁 để tính thiêu nhiệt phản ứng chính xácdo thường có trao đổi nhiệt bình nhiệt lượng môi trường xung quanh NNTL_LTL Bài TN: Đường hấp thụ đẳng nhiệt I Mục đích Nghiên cứu hấp thu acid acetic môi trường nước than hoạt tính vẽ đường đẳng nhiệt hấp phụ II Cơ sở lý thuyết: - Hấp phụ: Hấp phụ trình hút khí (hơi) lỏng bề mặt vật liệu xốp nhờ lực bề mặt - Than hoạt tính: Than hoạt tính (Activated Carbon) dạng carbon xử lý hoạt hóa nhiệt độ cao môi trường yếm khí để tạo cấu trúc lỗ xốp, rỗng làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc cho hấp phụ phản ứng hóa học Phương trình Freundlich: - Là phương trình thực nghiệm tác dụng cho hấp thụ khí chất tan lên chất hấp thụ rắn 𝐴 = 𝛽 𝐶 𝛼 A: Là lượng chất bị hấp phụ gam chất hấp phụ (mol/g) C: Là nồng độ chất bị hấp phụ đạt cân hấp phụ (mol/l) β α số, riêng α bé Nhận xét: - Đường hấp phụ Freundlich acid acetat than hoạt tính(A-C): đường qua gốc tọa độ - nửa đường parabol (khơng có điểm bão hòa) 𝐺𝑖ả 𝑠ử 𝛼: ℎà𝑚 𝑠ố 𝑐ủ𝑎 𝑛ồ𝑛𝑔 độ, 𝑛ồ𝑛𝑔 độ 𝑡ℎấ𝑝, 𝛼 = 1: 𝐴 = 𝛽𝐶 𝑛ồ𝑛𝑔 độ 𝑐𝑎𝑜, 𝛼 = 0: 𝐴 = 𝛽 𝑂𝑁 = ln 𝛽 , tan 𝛾 = 𝛼 Nhược điểm pt: Vùng nồng độ đường thẳng qua gốc tọa độ; vùng nồng độ cao đường biểu diễn khơng đạt cực đại mà có xu hướng lên mãi; vùng nồng độ trung bình đường biểu diễn giống - Đồ thị lnA-lnC để tìm số pt Freundlich (ln 𝐴 = ln 𝛽 + 𝛼 ln 𝐶) Phương trình Langmuir: - Là phương trình chứng minh lý thuyết dựa vào việc nghiên cứu động học hấp phụ - Г = Г𝑚𝑎𝑥 𝑏𝐶 𝐶 𝐶 = Г𝑚𝑎𝑥 = Г𝑚𝑎𝑥 1 + 𝑏𝐶 𝑎+𝐶 +𝐶 𝑏 Г: Là lượng chất bị hấp phụ gam chất hấp phụ (mol/g) 𝐶: Là nồng độ chất bị hấp phụ lúc cân hấp phụ (mol/l) Г𝑚𝑎𝑥 𝑏 số, 𝑏 = 𝑎 Nhận xét: 𝐶 - Ca: Г = Г𝑚𝑎𝑥 , Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (Г − 𝐶): gồm đoạn (3 vùng): vùng C (nồng độ) nhỏ: đường thẳng qua gốc tọa độ; vùng C trung gian: đường cong; vùng C lớn: đường thẳng song song với trục hoành (trục C) NNTL_LTL 𝑂𝑀 = Г 𝑚𝑎𝑥 𝑏 tan 𝛼 = Г - 𝐶 Đồ thị 𝐶/ Г − 𝐶 để tìm số pt Langmuir ( Г = Г 𝑚𝑎𝑥 𝑏 + 𝐶 Г𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑎𝑥 ) Phương trình Gibbs: - Nghiên cứu mặt lượng trình hấp phụ: 𝐶 𝑑𝜎 Г = − 𝑅𝑇 𝑑𝐶 Phương trình nêu lên quan hệ đại lượng hấp phụ Г (𝑚𝑜𝑙/𝑐𝑚2 ) 𝑑𝜎⁄𝑑𝐶 Là biến thiên sức căng bề mặt dung dịch gây nên hấp thụ chất lên bề mặt dung dịch theo biến thiên nồng độ dung dịch Phương trình Shiskovki: - 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 𝜎 = 𝜎0 – 𝑎𝑙𝑛(1 + 𝑏𝐶) 𝜎0 Là sức căng bề mặt dung môi nguyên chất, a b số III Tiến hành thí nghiệm: - Pha dung dịch CH3COOH với nồng độ khác dùng dung dịch xút chuẩn (NaOH) chuẩn lại dung dịch với phenolphtalein - Lấy 50 ml Cho vào bình nón chứa gam A Tính lắp năm phút để yên 25 phút lọc thu dịch lọc chuẩn lại dd xút chuẩn NaOH Một số câu hỏi: - - - Phạm vi ứng dụng phương trình đẳng nhiệt Freundlich, Langmuir Freundlich: thích hợp khoảng nồng độ (hay áp suất) trung bình, nồng độ thấp ↑Γ thường tỷ lệ thuận với C nồng độ cao thường đạt tới trị số giới hạn độc lập với C Langmuir: áp dụng cho trường hợp hấp phụ pha khí lỏng Tuy nhiên khơng giải thích số đường đẳn nhiệt hấp phụ đặc biệt hấp phụ vùng nồng độ trung bình Langmuir giải thích trường hợp biên: C (hoặc P) lớn, C (hoặc P) nhỏ Sự hấp phụ? Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ? Sự hấp phụ: tượng thay đổi nồng độ chất ranh giới pha so với long pha Chất hấp phụ: chất bề mặt có hấp phụ xảy Chất bị hấp phụ: chất mà tụ tập bề mặt phân chia pha Lượng chất bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: + Bản chất chất hấp phụ chất bị hấp phụ + Nồng độ chất bị hấp phụ + Nhiệt độ, vv NNTL_LTL I II - - - III - Bài TN: Xác định số tốc độ phản ứng bậc 1: phản ứng nghịch đảo đường Mục đích Xác định số tốc dộ phản ứng thủy phân saccarozo (phản ứng nghịch đảo đường Cơ sở lý thuyết: Phản ứng bậc phản ứng có tốc độ phụ thuộc vào nồng độ số chất phản ứng Phản ứng nghịch đảo đường : phản ứng thủy phân Saccarozo Tốc độ phản ứng: Tốc độ phản ứng độ thay đổi nồng độ chất tham gia sản phẩm đơn vị thời gian Hằng số tốc độ phản ứng : tốc độ phản ứng nồng độ chất phản ứng đơn vị (= 1) Thứ nguyên (đơn vị biểu diễn) tùy thuộc loại bậc phản ứng Trong phản ứng bậc 1: đơn vị k s-1 Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ Saccarozo, H2O, với xúc tác H+ Nhưng lượng nước dùng thực tế lớn nên coi khơng đổi, cịn H+ nồng độ giữ nguyên suốt thời gian phản ứng Do đó, phản ứng xem phản ứng bậc có tốc độ phản ứng xác định sau: 𝑑𝐶 − = 𝑘𝐶 𝑑𝑡 Hằng số tốc độ phản ứng: 𝐶0 𝑘 = ln 𝑡 𝐶0 − 𝐶𝑥 𝐶0 NĐ đường ban đầu 𝐶𝑥 NĐ đưỡng đã tham gia phản ứng thời gian t C = 𝐶0 − 𝐶𝑥 NĐ đường thời điểm t Hằng số tốc độ phản ứng : xác định dựa vào tính chất hoạt động quang học đường (do đường saccarozo sản phẩm thủy phân có cacbon bất đối xứng-> chất quang hoạt ) + Chiếu qua dung dịch đường chùm ánh sáng phân cực ( ánh sáng dao động theo mặt phẳng) đường làm cho mặt phẳng lệch góc- góc quay mặt phẳng phân cực α + Xác định độ lớn góc quay : phụ thuộc vào chất quang hoạt , nổng độ bề dày lớp dd mà ánh sáng phân cực qua, phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng vào nhiệt độ + Góc quay : đường saccarozo 66,55 ;glucose 52,56 ; fructozo -91,90 + Góc quay riêng : góc quay có chùm ánh sáng phân cực có bước sóng xác định = > Saccarozo quay mặt phẳng phân cực phía phải hồn hợp sản phẩm quay mp phân cực phía trái Trong q trình q trình phản ứng góc quay giảm dần, chuyển qua giá trị đạt giá trị âm : quay phải mp phân cực chuyển thành quay trái => Phản ứng nghịch đảo đường Biểu thức số tốc độ phản ứng : 2,303 lg(𝛼0 − 𝛼∞ ) 𝑘 = 𝑡 𝛼𝑡 − 𝛼∞ Cấu tạo, sơ đồ thiết bị phân cực kế: Nguồn sáng -> Kính lọc ánh (chỉ cho ánh sáng vàng qua) -> Lăng kính phân cực -> Ống phân cực kế -> Lăng kính phân tích -> Thị kính Tiến hành thí nghiệm: Quy trình: + Pha 10g đường Saccarozo BĐM 50ml -> dd đục lọc khơng tiếp tục chuyển vào BĐM 100ml + Bình nón 40ml dd HCl 1N Duy trì nhiệt độ cho bình 30*C máy điều nhiệt NNTL_LTL Xác định: + Góc quay 𝛼0 : đo góc quay đường + Góc quay 𝛼𝑡 : lấy 40 ml đường cho vào 40ml acid : xác định góc quay t=0; góc quay thời điểm t 5,10,20, 30,50,70,100 phút(từ t=0) + Góc quay α∞: Đun hh 70-80*C 30 phút bình tam giác có lắp sinh hàn hồi lưu  làm nguội đến 30*C đem đo góc quay Chú ý: rửa ống phân cực kế nhiều lần sau lần xác định với loại góc quay - Một số câu hỏi: Trong CT số tốc độ phản ứng NĐĐ thay đổi ng độ hệ số quay góc α - Các chất glucose, frustose, saccharose, có tính quang hoạt, làm quay mặt phẳng phân cực Độ quay mặt phẳng phân cực lại phụ thuộc vào nồng độ chất thay nồng độ độ quay phân cực Sự biến đổi góc quay α Góc quay α giảm dần âm theo thời gian phản ứng - Để đo α∞ phải đme thủy phân hỗn hợp 70* tring 30 phút, đun trwucj tiếp bến đc khơng? Vì sao? Phải đun hỗn hợp 70oC 30 phút để tăng tốc độ phản ứng nhanh đạt đến điểm kết - thúc Sau đun lên phải làm nguội nhiệt độ phòng thí nghiệm xét điều kiện đẳng nhiệt Khơng thể đun trực tiếp khó khống chế nhiệt độ, nhiệt độ cao làm nước bay , thay đổi nồng độ ảnh hưởng đến góc quay ngồi nhiệt độ cao cịn làm đường biến tính gây nóng cục - Tại lại gọi phản ứng NDĐ?Tại lại thực môi trường acid HCl? - Do góc quay hỗn hợp thủy phân giảm dần trở thành âm nên gọi phản ứng nghịch đảo đường Phải tiến hành trịng mơi trường HCl H+ xúc tác cho trình phản ứng Bậc phản ứng phản ứng thủy phân đường bao nhiêu? Giải thích - Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ saccharose, nước ion H+ dùng làm chất xúc tác Nhưng lượng nước thực tế dùng lớn nên coi khơng đổi, cịn nồng độ H+ khơng đổi suốt trình phản ứng tốc độ phản ứng chỏ phụ thuộc vào nồng độ saccarozo nên xem phản ứng phản ứng bậc Tại glucose, fructose, saccharose, chất có tính quang hoạt? - Glucose, fructose, saccharose chất hoạt quang ( làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng qua kính Nicon) chúng chứa carbon bất đối xứng dẫn tới toàn phân tử bất đối xứng NNTL_LTL Bài TN: Sức điện động pin Gavani I Mục đích - Đo sức điện động pin Danien-Jacoobi pin Ganvani nồng độ Xác định điện cực Cu,Zn điện cực OXH – Khử II Cơ sở lý thuyết: Pin Ganvani: - Một hệ điện hóa có khả sinh công điện dùng làm nguồn điện - Pin Ganvani đơn giản : gồm điện cực kim loại nhúng dd điện li, dung dịch tiếp xúc với qua màng bán thấm or qua cầu dẫn điện - Quy ước mô tả pin: + Các điện cực xếp thành hàng, giwuax mặt tiếp xúc quy ước: gạch thẳng đứng giới hạn giwuax pha rắn va pha lỏng, gạch thẳng mặt giới hạn pha lỏng tiếp xúc (or cầu nói dd chất điện li) + Điện cực bên trái điện cực âm(anot); bên phải điện cực dương(catot) + Chỗ tiếp xúc pha, phân tử tích điện (ion,electron) chuyển từ pha sang pha khác ranh giới phân chia chúng hình thành lớp điện kép gồm lớp điện tích trái dấu –> Xuất bước nhảy pha tiếp xúc , điện cưc xuất điện dây dẫn nối điện cực có dịng điện + Cơng điện pin Ganvani lượng chất phản ứng hóa học pin chuyển thành + Năng lượng phản ứng (hóa năng) chuyển thành điện Khi phản ứng điện hóa xảy pin thuận nghịch cơng điện thu lớn Hiệu cực đại đo điện cực => Sức điện động pin Ganvani, KHE Sức điện động pin Ganvani: a Thế điện cực φ kim loại nhúng dd muối biểu thị pt Nernst: 𝑅𝑇 𝜑 = 𝜑0 + ln 𝑎𝑀𝑒 𝑍+ 𝑍𝐹 𝜑0 điện cực tiêu chuẩn(thế điện cực kim loại hoạt đông) F số Faraday = 96487 C; R = 8,314𝐽/𝐾 𝑚𝑜𝑙 Z hóa trị ion kim loại T nhiệt độ tuyệt đối = 25oC 𝑎𝑀𝑒 𝑍+ = 0,059 𝜑 = 𝜑0 + ln 𝑎𝑀𝑒 𝑍+ 𝑍 b Thế tiếp xúc 𝜑𝑡𝑥 xuất hình thành lớp điện kép ranh giới tiếp xúc hai kim loại thể tiếp xúc có giá trị nhỏ dễ dàng giảm sử dụng chỗ tiếp xúc kim loại loại c Thế khuếch tán φkt xuất tốc độ chuyển động khác ion qua ranh giới tiếp xúc hai dung dịch - Cách làm giảm khuếch tán: cho dung dịch tiếp xúc với qua cầu muối cầu muối chứa dung dịch đậm đặc thường bão hòa chất điện li có nồng độ tuyệt đối cation anion gần ví dụ KCl, KNO3 - Để giữ dung muối cầu nối người ta thường cho thêm aga Cầu Muối gọi cầu Aga NNTL_LTL - Dung dịch có muối đậm đặc nên khuếch tán qua ranh giới tiếp xúc chủ yếu ion cầu muối Tốc độ khuếch tán bán ion gần nên vất vả triệt tiêu  Sơ đồ pin: Me2|Me2Y|Me1X|Me1 - Sức điện động pin hiệu điện cực : 𝐸 = 𝜑 + − 𝜑 − 𝜑 + điện cực dương 𝜑 − điện cực Pin Ganvani hóa học pin Ganvani nồng độ: Pin Ganvani hóa học: xuất phản ứng hóa học xảy pin ví dụ pin Ganvani hóa học pin Danien-Jacobi or pin oxh-khử - Pin Ganvani nồng độ: cấu tạo từ điện cực kim loại nhiều dung dịch chất điện li có hoạt động khác sau từ điện cực có hoạt động chất phản ứng khác dung dịch Phương pháp đo suất điện động pin Ganvani - Sử dụng phương pháp bổ hay cịn gọi phương pháp đối xung, phương pháp xác định sức điện động thực pin khơng có dịng điện qua pin phản ứng điện cực xảy pin thuận nghịch - - - Quy trình: Sơ đồ nguồn điện chiều E nối với hai đầu nối dây điện trở AB Nguồn điện thường dùng ác quy có suất điện động lớn suất điện động pin nghiên cứu X cực X A (cùng dấu với cực ắc quy nối với A) khác điện kế khơng có độ nhạy cao sau mắt vào chạy C dịch chuyển chạy C gặp theo AB tìm vị trí Cx mà có dịng điện qua điện kế, kim điện kế số khơng khí chạy đoạn AC x sức điện động pin nghiên cứu Nếu dây điện trở AB hoàn toàn đồng ít độ giảm quy đơn vị chiều dài dây Eacqui/AB 𝐴𝐶𝑥 𝐸𝑥 = 𝐸𝑎𝑐𝑞𝑢𝑖 𝐴𝐵 Dịch chuyển chạy C đến vị trí C’x khơng có dịng điện qua điện kế: 𝐴𝐶𝑥’ 𝐸𝑤 = 𝐸𝑎𝑐𝑞𝑢𝑖 𝐴𝐵 Từ đó, ta có : 𝐸𝑥 = 𝐸𝑤 𝐴𝑐𝑥 /𝐴𝐶𝑥’ NNTL_LTL Khi đo sức điện động cần ý số quy tắc sau: Để suất điện động nguồn điện ổn định, lần dịch chuyển chạy C cần ngắt điện K thời gian ngắn đo nồng độ phải ngắt điện nguồn điện Eacqui pin Ex ngắt điện K’ & K - Không đo suất điện động pin nghiên cứu sau thiết lập nó, Giá trị sức điện động ổn định sau thời gian từ đến phút Pin chuẩn ăn không để nằm nghiêng hay lộn ngược tuyệt đối không để đoản mạch, dùng pin cần thiết (hiện tượng đoản mạch Nối hai cực dương âm nguồn điện mà không qua thiết bị Xảy khiNối hai cực nguồn điện dung dịch có điện trở nhỏ dẫn đến có cường độ chuyển động lớn có hại) Trường hợp sức điện động pin x nhỏ chạy C dịch chuyển đến mãi cuối đầu dây AB sai số phép Đo Sẽ Lớn Với trường hợp cần mắc nối tiếp thêm vào mạch pin X PIN tiêu chuẩn đo suất điện động chung 𝐸𝑐ℎ : 𝐸𝑥 = 𝐸𝑐ℎ − 𝐸𝑤 III Tiến hành thí nghiệm: - Quy trình: Suất điện động pin Daniel Jacobi với sơ đồ Sơ đồ pin: (-) Zn | ZnSO4 1N | KCl bão hòa | CuSO4 1N |Cu (+) Xác định điện cực đồng kẽm a Thế điện cực đồng: (-) Hg | Hg2Cl2 | KCl bão hòa || CuSO4 1N | Cu (+) b Thế điện cực kẽm: (-) Zn | ZnSO4 1N | KCl bão hòa || Hg2Cl2| Hg (+) Đo sức điện động pin Ganvani nồng độ: (-) Cu | CuSO4 0,01N | CuSO4 1N | Cu (+) Đo điện cực oxi hóa khử hệ kali fecrocyanua kali fecricyanua (-) Hg | Hg2Cl2 | KCl bão hòa || Fe3+, Fe2+ | Pt (+) Chú ý: Cần lấy giấy ráp đánh bóng rửa điện cực kẽm đồng trước sử dụng; cách lắp đặt hệ NNTL_LTL Bài TN: Xác định phân tử khối Polymer I Mục đích Xác định phân tử khối polyacrylamit phương pháp đo độ nhớt - II Cơ sở lý thuyết: Phân tử khối polime xác định nhiều phương pháp khác sau dựa vào phụ thuộc đặc trưng vật lý hợp chất polime vào phân tử khối đặc trưng áp suất thẩm thấu, độ phân độ nhớt độ giảm nhiệt độ đông đặc I, độ giảm nhiệt độ sôi Phương pháp đo độ nhớt - Là phương pháp đơn giản mặt thực nghiệm, Đồng thời cho phép đánh giá phân tử khối khoảng tương đối rộng (M= 104-106) Tuy phương pháp khơng hồn toàn chính xác Độ nhớt tuyệt đối : - Đặc trưng cho ma sát phần tử lưu chất chuyển động Độ nhớt cao cao ma sát lớn thời gian chảy lưu chất lâu Bởi ng ta nghĩ đo độ nhớt cách đo thời gian chảy ống mao quản Độ nhớt tương đối: ɳ𝑑𝑑 ɳ𝑡đ = ɳ𝑑𝑚 𝑡 ɳ𝑡đ = 𝑡𝑜 t = Thời gian chảy qua mao quản nhớt kế nhiệt độ xác định lượng dd 𝑡𝑜 = Thời gian chảy qua mao quản nhớt kế nhiệt độ xác định lượng dm Độ nhớt riêng : - Là tỉ số hiệu số độ nhớt dung dịch dung môi độ nhớt dung môi ɳ𝑟 = 𝑡 − 𝑡𝑜 = ɳ𝑡đ – 𝑡𝑜 Độ nhớt rút gọn: - Là giới hạn độ nhớt rút gọn nồng độ dung dịch tiến tới không ɳ𝑟 [ɳ] = lim 𝑐→0 𝐶 Để xác định PTK polyme người ta dùng hệ thức Mark-Houwink ta có: [ɳ] = 𝐾 𝑀𝛼 K α số phụ thuộc vào chất dung môi nhiệt độ 𝑙𝑔[ɳ] = 𝑙𝑔𝐾 + 𝛼𝑙𝑔𝑀 III Tiến hành thí nghiệm: - Dùng nhớt kế Otvan - Tráng rửa nhớt nước cất  tráng rửa nhớt kế KNO3 - Xác định thời gian dung dịch KNO3 chảy từ ngấn A đến ngấn B - Xác định thời gian in dung dịch polime có nồng độ từ loãng đến đặc pha loãng KNO3 Chú ý : - Pha dung dịch với nồng độ chính xác Đo dung dịch từ loãng đến đặc dần Đo dung môi trước sau lần thay dung dịch phải tráng nhớt kế vài lần dung dịch sắp đo NNTL_LTL Một số câu hỏi: Thế dung dịch cao phân tử điện ly? Dung dịch cao su/toluene dung dịch điện ly hay không điện ly? Tại sao? - Là hợp chất cao phân tử trương hòa tan phân ly Khơng phải dung dịch cao phân tử điện ly, cao su khơng thể phân ly dung dịch toluene Nguyên tắc xác định phân tử lượng hợp chất cao phân tử - Độ nhớt lớn phân tử khối trung bình lớn mối liên hệ cụ thể chúng thể phương trình sau: [ɳ] = 𝐾 𝑀𝛼 K α số phụ thuộc vào chất dung môi nhiệt độ Nguyên nhân gây độ nhớt dung dịch cao phân tử - Dưới tác dụng lực F, chất lỏng ống chuyển động chảy thành lớp theo hướng Do lớp khác chảy với vận tốc khác nên xuất lực nội ma sát lớp khác Độ nhớt hệ số tỉ lệ đặc trưng cho lực nội ma sát, cản trở chuyển động tương đối lớp chất lỏng Tính chất đặc trưng dụng dịch cao phân tử gì? Ảnh hưởng trọng lượng phân tử đến tính chất nào? - Độ nhớt dung dịch polymer cao Ảnh hưởng trọng lượng phân tử: [ɳ] = 𝐾 𝑀𝛼 Tại cao su hòa tan toluene Trình bày giai đoạn hịa tan cao phân tử dung mơi - Vì polymer trương hòa tan số chất lỏng phân tử lượng nhỏ Do linh độ phân tử dung môi lớn nhiều so với linh độ phân tử polymer nên giai đoạn phân tử dung môi thấm sau vào phân tử polymer làm cho khối lượng thể tích polymer tăng lên hình dạng giữ nguyên tạo thành gel - Đối với polymer phân cực , trương bắt đầu từ q trình solvat hóa nhóm chức phân cực Khi hình thành lớp solvat hóa, lượng dung mơi hấp thụ vào polymer khơ Tiếp theo q trình trương Lượng dung mơi hấp thụ gấp hang chục lần thể tích polymer NNTL_LTL ... −