Báo cáo thực hành hóa lý dược có đáp án năm 2024

1. PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CN HOÁ HỌC-THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC THÍ NGHIỆM HOÁ LÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 3: HẤP PHỤ TRÊN BỀ MẶT CHẤT RẮN GVHD: PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến I. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM - Phân biệt được hấp phụ với hấp thụ và trình bày được phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich. - Trình bày được nguyên tắc và xác định được bằng thực nghiệm lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. - Dựng được các đường hấp phụ và xác định được các hệ số trong phương trình Langmuir và phương trình Freundlich. II. GIỚI THIỆU - Hấp phụ là quá trình xảy ra khi 1 chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặt chất rắn xốp. - Nguyên nhân dẫn đến hấp phụ: do năng lượng phân chia bề mặt tiếp xúc giữa hai pha rắn-khí với rắn-lỏng. - VD: Khi cho than hoạt tính vào dung dịch acid axetic CH3COOH thì một số phân tử acid axetic sẽ tập trung (bị hấp phụ) lên trên bề mặt của than hoạt tính. Than hoạt tính được gọi là chất hấp phụ, acid axetic là chất bị hấp phụ, nước là môi trường trong đó sự hấp phụ xảy ra. - Tương tác năng lượng trong hấp phụ: tương tác liên tử Van-đer-Waals và tương tác hóa học. - Các yếu tố ảnh hưởng qua trình hấp phụ: bản chất chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. nồng độ chất tan, nhiệt độ. - Phương trình chứng minh lí thuyết động học của sự hấp phụ: phương trình Langmuir và phương trình Freundlich. Ngày thí nghiệm: 22/02/2023 ĐIỂM Lớp: 211281B Nhóm: 3 Tên: Trần Duy Khoa MSSV: 21128341 Tên: Đinh Nhật Hoàng MSSV: 21128337 Chữ ký GVHD Tên: Đinh Thanh Trường MSSV: 21128261
2. Langmuir: - Đây là phương trình có chứng minh lý thuyết dựa vào việc nghiên cứu động học của sự hấp phụ. Phương trình này được rút ra từ giả thiết về sự hấp phụ đơn lớp; bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất; không có sự tương tác giữa các phân tử sau khi bị hấp phụ. Phương trình có dạng: max 1 L L K C A A K C  = = + hay max 1 L L K C A A K C =  + Với: A là lượng chất bị hấp phụ bởi một gam chất hấp phụ (mol/g). C là nồng độ chất bị hấp phụ trong môi trường lúc đạt cân bằng hấp phụ (mol/L) Amax là hằng số, có ý nghĩa là lượng chất có thể bị hấp phụ tối đa trên 1 g chất hấp phụ (mol/g). KL là hằng số Langmuir (L/mol). - Để tìm các hằng số trong phương trình Langmuir, người ta dùng phương pháp đồ thị. max max 1 C C A A a A = + Theo phương trình này thì 𝐶 𝐴 phụ thuộc bậc nhất vào C. Phương trình hồi quy tuyến tính 𝐶 𝐴 = 𝑓(𝐶) có dạng y = mx + n, trong đó hệ số góc 𝑚 = 1 𝐴𝑚𝑎𝑥 và đoạn chắn n = 1 𝑎.𝐴𝑚𝑎𝑥 . Hình 1: Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Langmuir ❖ Phương trình Freundlich: - Đây là phương trình thực nghiệm áp dụng cho sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên chất hấp phụ rắn: A KC = Với
3. chất bị hấp phụ bởi một gam chất hấp phụ (mol/g). C là nồng độ chất bị hấp phụ trong môi trường khi đã đạt cân bằng hấp phụ (mol/L). K và α đều là hằng số tại một nhiệt độ nhất định, α thường bé hơn 1. Ở nồng độ cao, α = 0, tức là A = K, nghĩa là chất hấp phụ bị bão hòa chất bị hấp phụ và không thể hấp phụ thêm nữa dù có tăng thêm nồng độ. - Để tính các hằng số trong phương trình Frendlich, người ta cũng dùng phương pháp đồ thị. Phương trình Frendlich có thể viết dưới dạng: lgA = lgK + αlgC Hình 2: Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Freunlich III. THỰC NGHIỆM 1. Dụng cụ và hóa chất: Dụng cụ Số lượng Hóa chất Số lượng Buret 25 mL Bình định mức 100 mL Ống đong 100 mL Pipet 10 mL Bình tam giác 250 mL Bình tam giác 100 mL Cốc 100 mL Chai đựng hóa chất NaOH Phễu lọc 3 1 3 7 6 3 6 1 6 CH3COOH 1M Acid oxalic rắn NaOH rắn Dung dịch chỉ thị phenolphthalein 1L
4. dịch thải 1 2. Quy trình thí nghiệm: IV. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 1. Kết quả chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch acid oxalic 0.05N: Từ dung dịch CH3COOH 1N (pha từ dung dịch đặc 99%) pha 100 ml dung dịch CH3COOH có nồng độ lần lượt là 0.025N; 0.05N; 0.1N; 0.2N; 0.4N; 0.5N. Khối lượng acid oxalic = 0.3180 gam  CN acid oxalic = 0.3180 126.05 0.1 𝑥 2 = 0.0504 𝑁. Chuẩn độ lại NaOH bằng dung dịch acid oxalic Bảng 1: Bảng giá trị chuẩn độ NaOH Thể tích Vacid oxalic VNaOH V1 10 9.1 V2 10 8.8 Pha 100 mL CH3COOH có nồng độ khác nhau từ CH3COOH 1N Lấy 50 mL cho vào erlen 250 mL và thêm 1g than hoạt tính. Lắc 5 phút rồi để yên và cứ 10 phút lắc 1 lần Trong khi diễn ra quá trình hấp phụ pha dd acid oxalic và NaOH và dùng dd acid oxalic chuẩn độ NaOH với chỉ thị là phenolphtalein Lọc lấy phần dung dịch Dung dịch sau lọc lấy ở bình 1,2: 20 mL; bình 3 lấy 10 mL; bình 4 lấy 5 mL; bình 5,6 lấy 2 mL. Pha loãng với nước tới 20 mL rồi đem chuẩn độ với dung dịch NaOH (chuẩn độ 2 lần)
5. NaOH = 𝐶𝑁 𝑎𝑐𝑖𝑑 𝑜𝑥𝑎𝑙𝑖𝑐𝑥𝑉𝑎𝑐𝑖𝑑 𝑜𝑥𝑎𝑙𝑖𝑐 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0.0504𝑥10.00 8.95 = 0.0563 𝑁. 2. Kết quả chuẩn độ dung dịch CH3COOH khi không có than hoạt tính: Bảng 2: Bảng giá trị chuẩn độ CH3COOH khi không có than hoạt tính bằng NaOH STT 1 2 3 4 5 6 Vx 20 20 10 5 2 2 VNaOH lần 1 8.55 18 19.5 16 13 17.7 VNaOH lần 2 8.7 17.6 19 15.5 14 17.3 𝑉 ̅NaOH 8.625 17.8 19.25 15.75 13.5 17.5 CN acid acetic (1) 0.0243 0.0501 0.1083 0.1773 0.38 0.4926 Với CN acid acetic = 𝑉 ̅𝑁𝑎𝑂𝐻𝑥𝐶𝑁 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑥 3. Kết quả chuẩn độ dung dịch CH3COOH khi có than hoạt tính: Bảng 3: Bảng giá trị chuẩn độ CH3COOH khi có than hoạt tính bằng NaOH STT 1 2 3 4 5 6 Vx 20 20 10 5 2 2 VNaOH lần 1 8 16 18.1 14.2 12.9 17 VNaOH lần 2 8.1 16.2 18.2 14.7 12.9 16.7 𝑉 ̅NaOH 8.05 16.1 18.15 14.45 12.9 16.85 CN acid acetic (2) 0.0226 0.0453 0.1022 0.1627 0.3631 0.4743 Với CN acid acetic = 𝑉 ̅𝑁𝑎𝑂𝐻𝑥𝐶𝑁 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑥 4. Tính số milimol acid (x) đã bị than hấp phụ: - Công thức: x = 𝐶1−𝐶2 1000 𝑥50 (𝑚𝑜𝑙) = (𝐶1 − 𝐶2)𝑥50 (mmol) Bảng 4: Số milimol acid (x) đã bị than hấp phụ
6. 3 4 5 6 Vx 20 20 10 5 2 2 CN acid acetic (1) 0.0243 0.0501 0.1083 0.1773 0.38 0.4926 CN acid acetic (2) 0.0226 0.0453 0.1022 0.1627 0.3631 0.4743 x 0.085 0.24 0.305 0.73 0.845 0.915 - Mỗi gam than hấp phụ acid với lượng: A = 𝑥 𝑚 (mmol/g): Bảng 5: Số milimol acid (x) đã bị mỗi gam than hấp phụ STT x (mmol) m (g) A (mmol/g) 1 0.085 0.9992 0.085 2 0.24 0.9999 0.24 3 0.305 1.0002 0.3049 4 0.73 1.0005 0.7296 5 0.845 1.0006 0.8444 6 0.915 1.0016 0.9135 5. Lập bảng: STT CN acid acetic (1) CN acid acetic (2) x (mmol) m (g) A (mmol/g) Lg C Lg A 𝑪 𝑨 1 0.0243 0.0226 0.085 0.9992 0.085 -1.646 -1.071 0.266 2 0.0501 0.0453 0.24 0.9999 0.24 -1.344 -0.620 0.189 3 0.1083 0.1022 0.305 1.0002 0.3049 -0.991 -0.516 0.335 4 0.1773 0.1627 0.73 1.0005 0.7296 -0.789 -0.137 0.223 5 0.38 0.3589 0.845 1.0006 0.8444 -0.445 -0.073 0.425 6 0.4926 0.4743 0.915 1.0016 0.9135 -0.324 -0.040 0.520
7. Phương trình Langmuir: Hình 3: Đồ thị sự phụ thuộc của 𝐶 𝐴 vào C theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir Ta có phương trình Langmuir được biểu diễn như sau: max max 1 C C A A a A = + Theo phương trình này 𝐶 𝐴 phụ thuộc bậc nhất vào C. Theo phương trình này thì 𝐶 𝐴 phụ thuộc bậc nhất vào C. Phương trình hồi quy tuyến tính 𝐶 𝐴 = 𝑓(𝐶) có dạng y = mx + n, trong đó hệ số góc 𝑚 = 1 𝐴𝑚𝑎𝑥 và đoạn chắn n = 1 𝑎.𝐴𝑚𝑎𝑥 . Dựa vào đồ thị trên ta được phương trình hồi quy tuyến tính: 1 𝐴𝑚𝑎𝑥 = 0.6226 và 1 𝑎.𝐴𝑚𝑎𝑥 = 0.2053  Amax = 1.606 (mmol/g) và a = 3.033  Hằng số Langmuir: K = 1 𝑎 = 0.323 ❖ Phương trình Freundlich: y = 0.6226x + 0.2053 R² = 0.8025 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 C/A C (N)
8. thị sự phụ thuộc LgA và LgC theo phương trình Freundlich Ta có phương trình Freundlich được biểu diễn như sau: lgA = lgK + αlgC Với lgA tỉ lệ bậc nhất với lgC. Đường hồi quy tuyến tính lgA = 𝑓(𝑙𝑔𝐶) có dạng y = mx + n trong đó m = α và đoạn chắn n = lgK. Từ đó suy ta α = 0.758 và lgK = 0.2902 => K = 1.9507  Qua cả 2 đồ thị ta nhận thấy hệ số R2 từ 0.8 -> 0.92 mà không gần đến 1. Điều này có thể do than hoạt tính không hấp phụ đều hoặc do kĩ thuật chuẩn độ lấy giọt cuối cùng của sinh viên sai. 7. Nhận xét về dạng của các đường đẳng nhiệt hấp phụ: y = 0.758x + 0.2902 R² = 0.9208 -1.200 -1.000 -0.800 -0.600 -0.400 -0.200 0.000 0.200 -1.800 -1.600 -1.400 -1.200 -1.000 -0.800 -0.600 -0.400 -0.200 0.000 LgA LgC
9. thị nồng độ CH3COOH và lượng chất bị hấp phụ bởi than hoạt tính ❖ Nhận xét - Đồ thị của phương trình đẳng nhiệt Langmuir gần tiến tới trục hoành (y = 0). - Đồ thị của phương trình Freudlich gần với đường thẳng của hệ tọa độ (y = x). - Đồ thị của thực nghiệm là đường cong, không theo quy luật nhưng gần với đồ thị của phương trình Freudlich, đồng thời cũng có xu hướng tăng nhanh hơn so với Langmuir. V. CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Phân biệt hấp phụ và hấp thụ. Cho ví dụ cụ thể. - Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí – rắn, lỏng – rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng). Chất có trên bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt gọi là chất bị hấp phụ. VD: Khi cho than hoạt tính tiếp xúc với O2 thì các phân tử O2 tập trung lên bề mặt của than hoạt tính. ta nói than hấp phụ O2. Trong quá trình trên. than hoạt tính được gọi là chất hấp phụ. O2 là chất bị hấp phụ. - Hấp thụ là hiện tượng các chất bị hút khuyếch tán qua mặt phân cách vào trong toàn bộ vật lỏng hoặc rắn. Khắc với hấp phụ chỉ bám trên bề mặt. VD: Hấp thụ khí CO2 vào soda để sản xuất nước ngọt có gas. 2. Trình bày cách rút ra phương trình đẳng nhiệt Langmuir. Ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình này. ❖ Phương trình Langmuir Đây là phương trình có chứng minh lí thuyết dựa vào việc nghiên cứu động học cùa sự hấp phụ. Phương trình này được rút ra từ giả thiết về sự hấp phụ đơn lớp; bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất; không có sự tương tác giữa các phân tử sau khi bị hấp phụ. Phương trình có dạng: max 1 L L K C A A K C  = = + hay max 1 L L K C A A K C =  + A là lượng chất bị hấp phụ bởi một gam chất hấp phụ (mol/g). 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 A (MMOL/G) NỒNG ĐỘ CH3COOH (N) Thực nghiệm Langmuir Freundlich
10. độ chất bị hấp phụ trong môi trường lúc đạt cân bằng hấp phụ (mol/L) Amax là hằng số, có ý nghĩa là lượng chất có thể bị hấp phụ tối đa trên 1 g chất hấp phụ (mol/g). KL là hằng số Langmuir (L/mol) ❖ Phân tích phương trình Langmuir: Phương trình (1) có thể viết dưới dạng: max max 1 L C C A A A C a C K = = + + (2) Trong đó 1/KL được thay bằng a, là một hằng số. Nếu C<>a thì (2) chuyển thành: A = Amax (2b) nghĩa là đại lượng hấp phụ là một hằng số: khi đó đường biểu diễn (ở vùng nồng độ lớn) là một đường thẳng song song với trục hoành. Ở các nồng độ C trung gian, đường biểu diễn là một đoạn đường cong. Đường biểu diễn (hình 1) có tên là đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (vì thí nghiệm tiến hành ở một nhiệt độ nhất định). Để tìm các hằng số trong phương trình Lăngmua, người ta dùng phương pháp đồ thị. Muốn vậy ta biểu diễn phương trình (1) dưới dạng khác: max max 1 C C A A a A = +
11. này C/A phụ thuộc bậc nhất vào C. Phương trình hồi quy tuyến tính C/A = f(C) có dạng y = mx + n, trong đó hệ số góc m =1/Amax và đoạn chắn n = 1/(a.Amax). Hình 7: Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Langmuir 3. Trình bày cách rút ra phương trình đẳng nhiệt Freundlich. Ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình này. ❖ Phương trình Freundlich: Đây là phương trình thực nghiệm áp dụng cho sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên chất hấp phụ rắn: A KC = (4) Trong đó: A là lượng chất bị hấp phụ bởi một gram chất hấp phụ (mol/g). C là nồng độ chất bị hấp phụ trong môi trường khi đã đạt cân bằng hấp phụ (mol/L). K và α đều là hằng số tại một nhiệt độ nhất định, α thường bé hơn 1. Ở nồng độ cao, α = 0, tức A = K, nghĩa là chất hấp phụ bị bão hòa chất bị hấp phụ và không thể hấp phụ thêm nữa dù có tăng thêm nồng độ. ❖ Phân tích phương trình Freundlich Vì α < 1 nên đường biểu diễn của phương trình (4) là một nhánh của đường parabol và được gọi là đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich. Đường này khác đường Langmuir ở chỗ ở vùng nồng độ thấp đường biểu diễn không phải là đường thẳng đi qua gốc của toạ độ và ở vùng nồng độ cao, đường biểu diễn không đạt cực đại mà có xu hướng đi lên mãi, đó là nhược điểm của phương trình Frendlich. Ở vùng nồng độ trung bình, hai đường biểu diễn giống nhau.
12. hấp phụ acid propionic trên than hoạt tính Hình 8 biểu diễn đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của acid propionic trên than hoạt tính. Ta thấy từ điểm M, đường biểu diễn phân ra hai nhánh: Đoạn MB là đoạn tính trực tiếp từ phương trinh ( 4 ) còn MC là đoạn vẽ theo thực nghiệm. Để cho đường hấp phụ mô tả đúng phương trinh (4) cần giả thiết α không phải là hằng số mà là hàm số của nồng độ. Ở nồng độ thấp α = 1, khi đó ta sẽ có: A = KC (5) Còn ở nồng độ cao hơn thì α = 0, khi đó sẽ có A = K (6) Và như vậy ta thấy (5) giống (2a) và (6) giống (2b). Để tính các hằng số trong phương trình Frendlich, người ta cũng dùng phương pháp đồ thị. Phương trình Frendlich có thể viết dưới dạng: lgA = lgK + αlgC (7) Hình 9: Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Freunlich
13. tỉ lệ bậc nhất với lgC. Đường hồi quy tuyến tính lgA = f(lgC) có dạng y = mx + n, trong đó hệ số góc m = α và đoạn chắn n = lgK. --HẾT--

mẹo hay

Báo cáo thực hành hóa lý dược có đáp án năm 2024

Bài Viết Liên Quan

Quảng Cáo

Có thể bạn quan tâm

Toplist được quan tâm

Quảng cáo

Xem Nhiều

Quảng cáo

Chúng tôi

Điều khoản

Trợ giúp

Mạng xã hội