TN hóa lý bài 3 spkt

1. 1
TRƯỜNG ĐH SƯ 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. 2
❖ Phương trình 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. 3
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 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. 4
Cốc đựng dung 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. 5
𝑉
̅ 10 8.95
CN 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. 6
STT 1 2 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. 7
6. Đồ thị
❖ 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. 8
Hình 4: Đồ 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. 9
Hình 5: Đồ 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. 10
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)
❖ 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, tức nồng độ C rất bé thì (2) có thể viết:
max
C
A A
a
=
(2a)
Nghĩa là đại lượng A tỉ lệ bậc nhất theo C. Đường biểu diễn A = f(C) là một
đường thẳng đi qua gốc tọa độ (hình 6).
Hình 6: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
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. 11
Theo phuơng trình 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. 12
Hình 8: Đường 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. 13
Như vậy lgA 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----------