Hóa lý dược
Thiết lập phương trình hấp phụ của Langmuir
Xét sự hấp phụ của 1 chất khí trên bề mặt rắn có diện tích toàn phần S0 = 1 cm2
Gọi Ɵ: độ phủ bề mặt (%), là “tỷ lệ giữa diện tích bề mặt đã HP (Sp) và diện tích toàn phần của chất HP (Sr)”
Nếu diện tích bề mặt chất HP = 1 cm2 Nếu diện tích bề mặt chất HP = 1 cm Ta có:
Tốc độ HP (Vhp)
Tốc độ phản hấp phụ (Vphp) Ɵ = Sp
Sr = a amax
P (C) và 1-Ɵ Ɵ
Vhp = k1(1-Ɵ)p Vphp = k2.Ɵ
Hấp phụ : Vhp = k1(1-Ɵ)p Phản hấp phụ : Vphp = k2Ɵ
Khi sự HP đạt trạng thái cân bằng:
k1(1-Ɵ)p = k2Ɵ Ɵ = k1p k2 + k1p
k p Ɵ = k1p (1)
k2 + k1p
Đặt k =
Chia tử và mẫu cho k2 k1
k2 Ɵ = = a
amax amax.kp = a(1 + kp) a
amax = k2 k2 k1p
k2 + k1p
(2)
(3) PT Langmuir a = amax. kp
1 + kp
Hóa lý dược
(3) p
a
= 1 amax
p + 1
kamax
y = a a x a + b
(4)
p/a
A
p A
0
B α
Hệ số góc a = tg α = 1
amax
b = tung độ dốc = OA = 1/k.amax
Phương trình hấp phụ thực nghiệm của Freundlich
Trong điều kiện áp suất trung bình, nhiệt độ không đổi, Freundlich đã thu được phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của một chất khí trên bề mặt rắn như sau:
a = k.p1/n x = k.p1/n m
hay
m
x: số mol chất bị hấp phụ m: số gam chất hấp phụ k: hằng số hấp phụ
1/n : hệ số thực nghiệm
(vùng áp suất cao = 0<1/n<1 = vùng áp suất thấp)
Hóa lý dược
Sự phù hợp giữa PT Langmuir và Freundlich
Phương trình Langmuir a = amax. kp 1 + kp - Điều kiện áp suất thấp: 1 + kp 1
Ở vùng áp suất thấp, hệ số thực nghiệm 1/n 1
~~
a = amax. = const.p kp
1 ~
Xét TH 1
Ở vùng áp suất thấp, hệ số thực nghiệm 1/n 1
“Độ hấp phụ phụ thuộc bậc nhất vào áp suất p”
1 ~~
a = x = k.p m
= const.p
Sự phù hợp giữa PT Langmuir và Freundlich
Phương trình Langmuir a = amax. kp 1 + kp - Điều kiện áp suất cao: 1 + kp kp ~~
a = amax. = akp max
1 + kp = const
Xét TH 2
“Độ hấp phụ phụ thuộc bậc 0 vào p, nghĩa là không phụ thuộc vào p”
Ở vùng áp suất cao, hệ số thực nghiệm 1/n 0 1 + kp
~~
a = k.p1/n a = k.p0 a = k = const
Hóa lý dược
Sự phù hợp giữa PT Langmuir và Freundlich
Phương trình Langmuir a = amax. kp 1 + kp
- Điều kiện áp suất trung bình: pthấp < p < pcao Độ hấp phụ ứng với các giá trị áp suất:
a (vùng as thấp) < a < a (vùng as cao)
Xét TH 3
a (vùng as thấp) < a < a (vùng as cao) Const.p1 < a < amax.p0
“Độ hấp phụ phụ thuộc vào p theo bậc từ giá trị 0 đến 1”
Kết luận này phù hợp với sự phụ thuộc của độ hấp phụ vào áp suất theo phương trình Freundlich
Phù hợp giữa pt hấp phụ theo thuyết Langmuir và pt thực nghiệm Freundlich
a = k.p1/n 0<1/n<1
Ứng dụng của sự hấp phụ chất khí trên bề mặt rắn
- Mặt nạ phòng độc
- Tinh chế các khí cho sạch
- Hấp phụ khí hydro trên bề mặt niken, bạch kim ứng dụng làm xúc tác trong công nghệ hóa học và phân tích các chất - Chất hấp phụ (trong các chế phẩm điều trị các bệnh - Chất hấp phụ (trong các chế phẩm điều trị các bệnh đường tiêu hóa), hoặc sử dụng làm thuốc giải độc (ngộ độc thuốc quinin, barbituric…) hoặc sử dụng trong bộ phận lọc của máy lọc máu.
Sự hấp phụ chất tan (không ion hóa) trên bề mặt lỏng
- Khi tăng nồng độ chất tan/dd mà nồng độ ở lớp bề mặt nhỏ hơn nồng độ/dd; SCBM sẽ tăng theo sự tăng nồng độ chất tan Sự hấp phụ âm
- Khi tăng nồng độ chất tan/dd mà nồng độ ở lớp bề mặt - Khi tăng nồng độ chất tan/dd mà nồng độ ở lớp bề mặt lớn hơn nồng độ chất tan/dd; SCBM sẽ giảm theo sự tăng nồng độ chất tan Sự hấp phụ dương.
Khi đó, chất tan là chất HĐBM.
- Khi tăng nồng độ chất HĐBM, SCBM giảm nhanh ở nồng độ thấp. Khi chất HĐBM đã xếp chặt khít trên bề mặt thì việc tăng nồng độ chất HĐBM sẽ không làm thay đổi SCBM. Nồng độ chất tan tại đó chính là nồng độ tới hạn tạo micell.
Sự hấp phụ chất tan trên bề mặt rắn
Hấp phụ phân tử
Đây là sự hấp phụ của các chất không điện ly (hoặc rất ít điện ly) lên bề mặt rắn trong một thể tích chất điện ly (V lít) Ví dụ: sự hấp phụ của acid acetic trên than hoạt tính
Lượng acid acetic bị hấp phụ được xác định theo CT sau:
Lượng acid acetic bị hấp phụ được xác định theo CT sau:
•• • •
• •
•
•
• •
• • •
• •
•
•
• •
• • •
• •
•
•
• •
• • •
• ••
•• •
• ••
•
•
•
X= (Co – C).V 1000
x: số mol chất bị hấp phụ
C0, C: nồng độ ban đầu và ở TT cân bằng của chất tan bị hấp phụ (mol/l); V thể tích (ml)
m: khối lượng chất hấp phụ