Bài giảng Hóa lý dược: Phần 2 - Trường ĐH Võ Trường Toản

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tập bài giảng Hóa lý dược tiếp tục cung cấp cho sinh viên một số kiến thức cơ bản về cơ chế, tốc độ phản ứng hóa học cũng như các yếu tố có ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng như nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác; những kiến thức cơ bản về độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly, điện cực và thế điện cực, bản chất của quá trình điện hóa, ý nghĩa của của các phép đo thế điện cực trong y dược. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa lý dược: Phần 2 - Trường ĐH Võ Trường Toản BÀI 7 SỰ HẤP PHỤMỤC TIÊU HỌC TẬP 1. Trình bày được khái niệm về hấp phụ và độ hấp phụ. 2. Nêu được các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ. Phân loại hấp phụ. 3. Trình bày được sự hấp phụ của chất khí trên bề mặt chất hấp phụ rắn. 4. So sánh được phương trình hấp phụ Langmuir và Fruendlich. 5. Trình bày được sự hấp phụ của chất tan trên bề mặt chất hấp phụ rắn. 6. Trình bày được sự hấp phụ trao đổi ion và ứng dụng trong đời sống.7.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA7.1.1. Định nghĩa Hấp phụ là sự gia tăng nồng độ một chất lên bề mặt chất khác. Chất khí, chấttan gia tăng lên bề mặt một chất rắn được gọi là chất bị hấp phụ, còn chất lỏng hoặcrắn hấp phụ chất tan hoặc khí gọi là chất bị hấp phụ. Ví dụ: cho than tiếp xúc với khí oxy thì than sẽ thu hút khí O2 tập trung lên bềmặt của than. Ta nói than hấp phụ khí O2, than là chất hấp phụ, còn O2 là chất bị hấpphụ. Nếu chất bị thu hút, chui sâu vào trong lòng thể tích pha gọi là sự hấp phụ. Lượng chất bị hấp phụ tụ tập trên bề mặt chất hấp phụ nhiều hay ít, phụ thuộcvào: bản chất chất hấp phụ, chất bị hấp phụ, phụ thuộc vào nồng độ chất tan hoặc ápsuất chất khí và nhiệt độ. Để biểu thị lượng chất bị hấp phụ lên bề mặt phân chia pha nhiều hay ít, ngườita đưa ra khái niệm độ hấp phụ.7.1.2. Độ hấp phụ Là lượng chất bị hấp phụ được chất hấp phụ thu hút gia tăng trên đơn vị bề mặtphân chia pha. Người ta ký hiệu là a. X a S X: lượng chất bị hấp phụ thường tính bằng mol, milimol hoặc gam. S: diện tích bề mặt chất hấp phụ, thường tính bằng cm2. Trong trường hợp bề mặt rắn không xác định chính xác thì người tat hay S bằngkhối lượng chất hấp phụ là gam. 2 2 Thứ nguyên của a là: mol/cm hoặc gam/cm hay milimol/gam. Giá trị của a được xác định khi hệ đạt đến trạng thái cân bằng, nghĩa là tại thờiđiểm đó tốc độ hấp phụ và tốc độ phản hấp phụ bằng nhau. Đây là trạng thái cân bằngđộng, do chuyển động nhiệt quyết định.7.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ Nghiên cứu quá trình hấp phụ, người ta thấy sự hấp phụ phụ thuộc vào: - Bản chất của chất hấp phụ. - Bản chất của chất bị hấp phụ. - Nồng độ chất tan hay áp suất chất khí. - Nhiệt độ. Khi khảo sát sự hấp phụ ở nhiệt độ không đổi, đó là sự hấp phụ đẳng nhiệt. Khi khảo sát sự hấp phụ ở áp suất không đổi, gọi là sự hấp phụ đẳng áp. Hàm biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp phụ theo nồng độ có dạng a = f(C)hoặc theo áp suất a = f(P). Đồ thị biểu diễn các tương quan này ở nhiệt độ hằng địnhđược gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ. Hình 7.1. Đường đẳng nhiệt hấp phụ ở các nhiệt độ khác nhau. Các đường biểu diễn có ba đoạn: một đoạn nghiêng tuyến tính, ứng với vùng cónồng độ hoặc áp suất nhỏ, một đường cong ứng với áp suất p có giá trị trung bình vàđoạn nằm ngang úng với nồng độ hoặc áp suất cao. - Ở miền áp suất hoặc nồng độ có giá trị nhỏ Sự hấp phụ tỷ lệ thuận với p (hoặc C). Lúc đó bề mặt chất hấp phụ hầu nhưcòn tự do, chưa bị bão hòa. Đường biểu diễn là đoạn nghiêng. - Khi áp suất hoặc nồng độ có giá trị lớn Đường biểu diễn là đoạn nằm ngang, song song với trục hoành. Khi đó bềmặt chất hấp phụ đã bị bão hòa. - Khi áp suất hoặc nồng độ có giá trị vừa Đường biểu diễn là đoạn cong, giữa đoạn nghiêng và đoạn ngang, ứng vớigiá trị áp suất p hoặc nồng độ C trung bình. Khi nhiệt độ tăng, sự hấp phụ giảm. Đường đẳng nhiệt hấp phụ ở nhiệt độcao nằm ở phía dưới đường đẳng nhiệt hấp phụ ở nhiệt độ thấp.7.1.4. Phân loại chất hấp phụ Có hai loại hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.7.1.4.1. Đặc trưng của hấp phụ vật lý - Lực hấp phụ là lực tác dụng khối lượng, quá trình hấp phụ tương tự quá trìnhngưng hơi trên bề mặt pha rắn. - Hấp phụ vật lý là quá trình tỏa nhiệt và xảy ra ở nhiệt độ thấp, nhiệt hấp phụnhỏ vài chục kcal/mol. - Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch, sản phẩm của quá trình khử hấpphụ không bị biến đổi về thành phần hóa học so với quá trình hấp phụ.7.1.4.2. Đặc trưng của hấp phụ hóa học. - Lực hấp phụ hóa học là lực liên kết hóa học như lực của liên kết hydro, liênkết cộng hóc trị, liên kết ion. - Hấp phụ hóa học là quá trình tỏa nhiệt và xảy ra ở nhiệt độ cao - Quá trình khử hấp phụ hóa học tương đối khó khăn, sản phẩm khử hấp phụbị biến đổi về thành phần và tính chất hóa học. Ví dụ cho than hoạt tính hấp phụ COkhi khử hấp phụ thu được CO2 và CO. - ...