Bài giảng Hóa keo - Chương 2: Các hiện tượng bề mặt - Trương Đình Đức

Download

CHƯƠNG 2

CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

SỨC CĂNG BỀ MẶT

Kh«ng khÝ

G

 =

S

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).

N-íc

10⁵dyn

100 cm

[N]

G

S

[J]

[m²]

[N] [m]

[m²]

 =

= 10³dyn/cm

[m]

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

Định nghĩa sức căng bề mặt là lực tác dụng trên một đơn vị độ dài.

σ,Nm^-1

(20^oC)

σ,Nm^-1

Chất lỏng

n-hexan

Kim loại,

muối nóng

Lực tác dụng trên một đơn vị độ dài

chính là sức căng bề mặt

chảy

18,4.10^-3

Hg (20^oC)

472.10^-3

800.10^-3





2 l

C H OH

Xyclohexan

Benzen

22,0.10^-3

Ag (970^oC)

NaCl (1000^oC)

Chất rắn

”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”

26,5.10^-3

28,9.10^-3

98.10^-3

72,75.10^-3BaSO (25 C)

1250.10^-3

2500.10^-3

H O

σ = f

l = 1

CaF (25 C)

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

Giả thiết có 1m³chất 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 l²

→ Tổng diện tích bề mặt 6 l²l^-3= 6.l^-1

Công hình thành bề mặt S sẽ là S. chính nhiệt hóa hơi:

H . 

H =  hay  =



Kích thước phân tử l có thể tính theo công thức:



^{1/ 3}

l =









N₀

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

So sánh sức căng bề mặt  tính toán và thực nghiệm

, N.m^-1

nghiệm)

H, J.m^-3

Chất lỏng

l, m

(thực





H.l

 

Nước

72,75.10^-3

27,6.10^-3

18,4.10^-3

28,9.10^-3

2,2.10⁹

3,12.10^-10

5,16.10^-10

6.10^-10

114.10^-3

47,3.10^-3

23.10^-3

Clorofom

n-hexan

Benzen

0,55.10⁹

0,23.10⁹

0,34.10⁹

5,28.10^-10

29.10^-3

Chương 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 mặt

Áp suất hơi trên mặt cong lõm

P

S = (4r²)’ = 8r dr

^/

P₀





r ³





V =

= 4r dr



Công tiêu tốn để hình thành bề mặt S sẽ là:

A = .S = P.V

2

 S

V

P =

(Phương trình Laplace)

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

Hiện tượng mao dẫn

= cos , từ phương trình Laplace ta có:

r₁

2 cos 

P =



Vì lực đẩy cột nước lên cân bằng với trọng lượng

cột nước:

2cos

r²r²hdg

Nếu sự thấm ướt là hoàn toàn, ta có  = 0, cos = 1. Khi đó ta có:

r dgh

 =

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

Phương pháp xác định sức căng bề mặt

r d_ngh_n

_n=

r d_xgh_x

_x=

_x

 _n

d_xh_x

→

d_nh_n

_n, d_x, d_nlà các hằng số được xác định chính xác ở các nhiệt

độ khác nhau (tra bảng), do đó đo các độ cao h_xvà h_nta tính được _x

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

SỰ HẤP PHỤ

Một số khái niệm

Hấp phụ một lớp đơn 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 chung là hấp thu

Quá trình ngược với hấp phụ khi chất đi ra khỏi bề mặt gọi là sự

giải hấp

Lượng chất hấp phụ trên một đơn vị diện tích bề mặt hoặc trên

một đơn vị khối lượng chất hấp phụ gọi là đại

lượng hấp phụ kí hiệu a

Sự hấp phụ vật lý thực hiện bằng lực phân tử là lực yếu,

nhiệt hấp phụ vật lý khoảng 2  6 kcal/mol

Sự hấp phụ hóa 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

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  ) = k’.

Ở đây k và k’ tương ứng là hằng số hấp phụ và giải hấp. Do đó:



1 

= bP

1 bP

Suy ra

 =

Vì  =

V_m

V là đại lượng hấp phụ tính bằng thể tích chất bị hấp phụ ở điều kiện tiêu ch

uẩn, V_mlà đại lượng hấp phụ cực đại khi 100% bề mặt bị che phủ

(thể

tích đơn lớp), do đó ta có:

V = V_m

1 bP

Chương 2: Các hiện tượng bề mặt

Tải về để xem bản đầy đủ

70 trang Thùy Anh 20520 Free

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa keo - Chương 2: Các hiện tượng bề mặt - Trương Đình Đức", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

bai_giang_hoa_keo_chuong_2_cac_hien_tuong_be_mat_truong_dinh.pdf