Đề cương ôn tập Thực tập Hóa lý | Hoá Lý 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Xác định pha tinh thể, vi chỉnh cấu trúc và tính toán các thông số cấu trúc của mẫu thực nghiệm. Ghi lại các thông số mạng cơ sở của các mẫu thực nghiệm sau khi vi chỉnh, cặp chỉ số Miller, giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng mạng dhkl góc 2o chiều cao đồ động nửa peak, tính thể tích ô mạng cơ sở và kiểu mạng Bravais. Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Hóa lý 1 (HUS) 10 tài liệu
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 0.9 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP THỰC TẬP HÓA LÝ
Bài I : Nhiễu Xạ Tia X I. Mục đích
1. Xây dựng giản đồ nhiễu xạ tia X của một số cấu trúc tinh thể chuẩn
ZnO, TiO2. Xác định số nguyên tử của các nguyên tố trong ô mạng cơ
sở, số phân tử của chất trong ô mạng cơ sở, thể tích từng ô mạng.
2. Xác định pha tinh thể, vi chỉnh cấu trúc và tính toán các thông số cấu
trúc của mẫu thực nghiệm.
Ghi lại các thông số mạng cơ sở của các mẫu thực nghiệm sau khi vi
chỉnh, cặp chỉ số Miller, giá trị khoảng cách giữa các mặt phẳng mạng
dhkl góc 2o chiều cao đồ động nửa peak, tính thể tích ô mạng cơ sở và kiểu mạng Bravais. II. Cơ sở lý thuyết 1. Tia X:
- Là bức xạ điện từ có bước sóng ngắn (0.01 đến 1 nm) hơn so với bức xạ điện
từ trong vùng nhìn thấy hoặc vùng UV.
- Tia X có một từ trường hoặc một điện trường liên kết với nhau. Sự dao động
của điện trường và từ trường được biểu diễn tương ứng trong mặt phẳng.
- Khi tia X hoặc bất kì một bức xạ nào chiếu tới vật liệu, chúng sẽ tương tác với vật liệu theo:
+ Được hấp thụ bởi chất: Tia X sẽ đi vào vật liệu và chuyển thành nội năng
→ Nghiên cứu trong quang phổ hấp thụ tia X.
+ Phân tán không đàn hồi khỏi vật liệu: Hiện tượng tán xạ Compton
+ Phân tán đàn hồi khỏi vật liệu: Tán xạ đàn hồi: Photon sẽ đi vào mẫu sau đó
thoát ra mà không làm thay đổi động lượng → Photon thoát ra có cùng bước
sóng và cùng pha với photon tới, sự dao động của điện trường tạo ra một điện
trường trong hạt tích điện → Sự thay đổi hướng (tán xạ) của photon. 2. Nhiễu xạ tia X:
- Các photon bị tán xạ có cùng pha, cùng bước sóng với photon tới, tuy nhiên
mỗi photon di chuyển không cùng khoảng cách.
- Phương trình Bragg: λ = 2 𝑛 𝑑𝑠𝑖𝑛θ 1
Với n là số nguyên dương
λ là bước sóng của tia tới
d là khoảng cách giữa hai mặt phẳng θlà góc tán xạ
+ Các tia X không thực sự bị phản xạ mà chúng bị tán xạ, song rất thuận tiện
nếu xem chúng là phản xạ.
+ Mỗi mặt phẳng nguyên tử phản xạ sóng tới độc lập với nhau được coi là “mặt phản xạ”.
+ Tia nhiễu xạ được coi là tia phản xạ.
- Giới hạn nghiên cứu của phương pháp: Chỉ xét đối với các đỉnh nhiễu xạ (các
tia ló đồng pha), những mặt có tồn tại vật chất. Phương pháp XRD không được
thực hiện khi trạng thái vật liệu ở dạng vô định hình.
3. Số nguyên tử trong một ô mạng cơ sở: N N N
𝑁 = N + f + e + c i 2 4 8
Với N là số nguyên tử nằm trong ô mạng i
N số nguyên tử nằm trên mặt mạng f
N số nguyên tử nằm trên cạnh ô mạng e
N số nguyên tử nằm ở nút mạng c
4. Cấu trúc và dạng hình học của tinh thể
- Có 7 kiểu mạng tinh thể cơ bản: + Tam tà:
a≠b≠c α=γ=90 °≠ β + Đơn tà:
a ≠b ≠c α ≠ β ≠ γ ≠90°
+ Trực thoi: a≠b≠c α=β=γ=¿90°
+ Tứ phương: a=b≠c α=β=γ=¿90°
+ Lục phương: a=b≠c α=β=90 ,γ = 120°
+ Lập phương: a=b=c α=β=γ=¿ 90° + Mặt thoi:
a=b=c α=β=γ ≠ 90°
- Trong đó a, b, c, α ,β , γlà các hằng số mạng
- Ô mạng cơ sở: là một mạng lưới xác định kiểu trật tự trong tinh thể 2
- Mỗi ô mạng cơ sở được xác định bởi các hằng số mạng của nó và tên đặc
trưng có nhóm điểm nút mạng.
- Một ô mạng cơ sở của tinh thể là đơn vị lặp lại nhỏ nhất trong một mạng tinh thể.
- Nhiễu xạ là kết quả của sự tán xạ tia X khỏi các đám mây điện tử của các nguyên tử trong ô mạng.
- Chỉ số miller (h,k,l) trong đó h,k,l là nghịch đảo của giao điểm giữa mặt phẳng
này với các trục Ox, Oy, Oz tương ứng.
+ Đối với mạng lập phương tâm khối: tổng h+k+l là một số chẵn thì mới cho tia nhiễu xạ
+ Đối với mạng lập phương tâm mặt: h,k,l phải cùng chẵn hoặc cùng lẻ mới cho tia nhiễu xạ Bài II: Hyperchem
I. Mục đích thí nghiệm
- Thiết kế phân tử aceton. Tối ưu hóa hình học. xác định các đồ dài liên
kết C=O, C-C, góc liên kết CCC và khoảng cách giữa 2 nguyên tử C xa nhất
- Xây dựng giản đồ MO cho phân tử N2 và CO. Biểu diễn các orbital phân
tử HOMO và LUMO. Xác định bước sóng kích thích dài nhất của hai phâ tử
- Chụp phổ Ỉ cho phân tử HCl và NH3
- Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng HCl + NH3 NH4+ + Cl-
Tối ưu hóa cho tất cả các phâ tử có trong phản ứng. Thu lấy sinh nhiệt
của các tiểu phân, tính hiệu ứng nhiệt theo hệ quả của định luật Hess
II. Cơ sở lý thuyết 1. Sinh nhiệt là gì?
- Sinh nhiệt (hay còn gọi là nhiệt tạo thành: là hiệu ứng nhiệt của phản ứng
tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái tự do bền vững. Ở điều kiện
tiêu chuẩn (25°C,1atm) gọi là nhiệt tạo thành tiêu chuẩn.
- Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của các đơn chất bền bằng 0. 2. Định luật Hess:
- Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái
của các chất tham gia phản ứng và sản phẩm cuối chứ không phụ thuộc vào 3
đường đi của quá trình. (Nghĩa là hiệu ứng nhiệt không phụ thuộc vào số và đặc
điểm của các giai đoạn trung gian).
- Đơn vị: kcal .mol−1
(R = 8,314 J/mol.K = 0,0821 atm./mol. K = 1,987cal/mol.K)
- Hệ quả: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng sinh nhiệt của các sản phẩm
trừ đi tổng sinh nhiệt của các chất ban đầu. 3. Giản đồ MO
- Orbital phân tử HOMO là orbital phân tử chiếm cao nhất
- Orbital phân tử LUMO là orbital phân tử không bị chiếm thấp nhất ∆𝐸 =E – E = hc LUMO HOMO ⇒ λ = hc λ E – E LUMO HOMO
- Nội dung cơ bản của thuyết MO:
+ Liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự phân bố các electron hóa trị của
các nguyên tử tham gia liên kết trên các MO. Các MO được tạo ra từ sự tổ hợp
tuyến tính các AO, và bằng số AO tổ hợp
+ Tùy thuộc điều kiện tổ hợp có thể tạo nên:
MO liên kết có năng lượng thấp hơn năng lượng của các AO tổ hợp.
MO phản liên kết có năng lượng cao hơn năng lượng của các AO tổ hợp.
MO không liên kết có năng lượng bằng năng lượng của các AO tổ hợp. ¿ Bậc liên kết n−n 𝑁 = 2
+ Điều kiện tạo thành các MO liên kết:
Các AO tham gia tổ hợp phải có năng lượng tương đương.
Các AO phải có khả năng xen phủ cực đại.
Các AO phải cùng tính chất đối xứng với trục liên kết và cùng dấu khi xen phủ nhau.
+ Tùy theo tính đối xứng của các MO đối với trục liên kết và khả năng tổ hợp
các AO có thể tạo thành các MO xích ma(σ) hoặc MO pi(π), MO denta(δ),...
Các MO cũng có dạng liên kết, phản liên kết, không liên kết.
+ Sự phân bố electron hóa trị trên các MO tuân theo nguyên lí Pauli và quy tắc
Hund và dãy thứ tự năng lượng các MO: ¿ ¿ ¿ ¿ ¿
σ < σ < σ < σ < σ
< π = π < π = π < σ 1 s 1 s 2 s 2 s 2 px 2 pz 2 py 2 pz 2 py 2 px
4. Phổ hồng ngoại IR 4
- Phổ IR là phổ hấp thụ trong đó tất cả các phân tử hấp thụ ở bước sóng ánh
sáng tương ứng với trong vùng IR.
- Quang phổ hồng ngoại cung cấp khả năng đo các loại dao động khác nhau của
các liên kết giữa các nguyên tử ở các tần số khác nhau.
Bài III: Xác định thiêu nhiệt
I. Mục đích: Xác định thiêu nhiệt và sinh nhiệt của Naphtalen II. Lý thuyết
1. Sinh nhiệt là gì?
- Sinh nhiệt hay nhiệt tạo thành là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol
chất đó từ các đơn chất ở trạng thái tự do bền vững.
- Ở điều kiện chuẩn (25°𝐶, 1 atm) gọi là nhiệt tạo thành chuẩn
2. Hiệu ứng nhiệt ủa quá trình hoá họ ᴄ
ᴄ là nhiệt lượng mà hệ thu ào haу tỏa ᴠ
ra trong ᴄáᴄ quá trình hóa họ dùng để thaу đổi nội năng haу entanpi ᴄ ủa hệ. ᴄ
3. Thiêu nhiệt của 1 chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy 1 mol chất
đó bằng oxi ở điều kiện chuẩn để tạo thành các sản phẩm bền nhất ở điều kiện chuẩn.
4. Nguyên lí I của nhiệt động lực học: Độ biến thiên nội năng của vật bằng
tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 = 𝑃.∆𝑉 + 𝑄
Quy ước dấu: Q>0: Hệ nhận nhiệt A > 0: Hệ nhận công 2
- Đẳng tích (∆𝑉 = 0): ∆𝑈 = Q = ∫ v C 𝑑𝑇 v 1
- Đẳng áp: ∆𝐻 = Q = ∆𝑈 +∑𝑣𝑅𝑇 p
5. Định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt của pư chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và
trạng thái cuối của các chất tham gia phản ứng chứ không phụ thuộc vào đường đi của quá trình.
6. Entanpi của quá trình đốt cháy là gì? 5
- Sự thay đổi enthalpy của quá trình đốt cháy là năng lượng được giải phóng khi
1 mol của một phần bù được đốt cháy vượt quá oxy để tạo thành các sản phẩm ở
298K và 1 atm hoặc trong điều kiện tiêu chuẩn.
7. Nhiệt dung của vật liệu, nhiệt dung mol ở thể tích hoặc áp suất không đổi?
- Nhiệt dung được định nghĩa là:
C = ⅆ'Q = dU + dV p dT dT dT dT: thay đổi nhiệt độ
d'Q: nhiệt được thêm vào hệ thống
- Nhiệt dung đẳng tích: C = dU v dT
- Nhiệt dung đẳng áp: C = d' Q p dT III. Thí nghiệm
1.Công thức xác định thiêu nhiệt của Naphtalen: M . ∆ T N . C N cal ∆ H Naph ¿− tn mN
C : Nhiệt dung của nhiệt lượng kế cal
2.Acid benzoic để xác định nhiệt dung của hệ.
Nhiệt hấp thụ bởi bình nhiệt lượng Q với ∆ HB = −¿ 3327 kJ/mol tn −m . ∆ H B Q Q= B tn C = M ∆ T B cal 6
Bài IV: Hấp phụ đẳng nhiệt I. Mục đích:
Xác định nồng độ cân bằng của acid acetic sau khi khuấy dung dịch hỗn hợp
của nó với các nồng độ khác nhau và một khối lượng không đổi của than hoạt
tính. Từ đó xác định loại hấp phụ đẳng nhiệt nào là phù hợp với hệ đã cho. II. Lý thuyết
1.Sự khác nhau của hấp thụ và hấp phụ Hấp thụ Hấp phụ
- Là quá trình tích tụ chất trên bề mặt - Xảy ra bởi quá trình khuếch tán, các
phân cách các pha của chất lỏng hoặc phân tử hoặc nguyên tử của 1 chất có rắn.
thể thâm nhập vào toàn bộ thể tích - Là quá trình thu nhiệt
chất rắn hoặc chất lỏng để tạo thành
- Bị ảnh hưởng ở nhiệt độ thấp
dung dịch hoặc hợp chất.
- Tốc độ phản ứng tăng nhanh và đạt
- Là quá trình tỏa nhiệt.
đến trạng thái cân bằng
- Không ảnh hưởng bởi nhiệt độ
- Tốc độ phản ứng không đổi
2. Nhiệt độ có ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ không?
- Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hấp phụ. Sự hấp phụ xảy
ra tốt nhất ở nhiệt độ thấp. Vì hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt, nhiệt độ thấp
sẽ tạo ra phản ứng thuận. Sự hấp phụ tăng lên khi tăng áp suất đến một mức độ
nhất định cho đến khi đạt đến độ bão hòa. Nhiệt độ là một thông số quan trọng
trong phản ứng hấp phụ. Theo lý thuyết hấp phụ, sự hấp phụ giảm khi nhiệt độ
tăng và các phân tử bị hấp phụ sớm hơn trên bề mặt có xu hướng tách khỏi bề
mặt ở nhiệt độ cao.Khi tăng nhiệt độ thì sự hấp phụ trong dung dịch giảm nhưng 7
đối với các cấu tử hòa tan hạn chế, khi tăng nhiệt độ thì độ tan tăng lên, khả
năng hấp phụ cũng có thể tăng do nồng độ của chất đó trong dung dịch tăng lên.
→ Giải thích: Hấp phụ xảy ra cùng với sự giảm sức căng bề mặt và tỏa nhiệt. Vì
vậy theo nguyên lý Le Chatelier, khi nhiệt độ tăng cb chuyển dịch theo chiều
của phản ứng thu nhiệt → Độ hấp phụ sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. - Nồng độ:
+ N (nồng độ đương lượng): Biểu thị số đương lượng gam chất tan có trong 1 lít dung dịch.
+ M là nồng độ mol: Số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch.
3. So sánh mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Mô hình Freundlich Mô hình Langmuir
Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Freundlich là phép đo sự biến
Langmuir là phương pháp được
thiên của lượng khí bị hấp phụ
sử dụng để dự đoán sự hấp phụ
bởi một đơn vị khối lượng chất
tuyến tính ở mật độ hấp phụ thấp
hấp phụ rắn với sự thay đổi áp
và độ che phủ bề mặt tối đa ở
suất của một hệ thống trong một nồng độ kim loại tan cao hơn
nhiệt độ nhất định. Điều đó có
-Là phương trình theo lý thuyết.
nghĩa là; các biến, trong trường
-Mỗi tâm trên bề mặt hấp phụ 1
hợp này là lượngkhí và áp suất,
phân tử; không có tương tác giữa
trong khi khối lượng chất hấp
các phân tử bị hấp phụ. (Mô hình
phụ rắn và nhiệt độ không đổi. hấp phụ đơn lớp).
-là phương trình theo kinh
-Đơn lớp chỉ trên bề mặt, độ hấp nghiệm.
phụ đạt tới cân bằng khi tương
-Mô tả tốt hấp thụ đa lớp:đa lớp
tác lâu dài do sự suy giảm bề mặt
hấp phụ trong lòng chất độ hấp hấp phụ
phụ tăng nếu cho tương tác lâu
-Hấp phụ trên bề mặt hấp phụ dài đồng nhất
-Xét trên bề mặt hấp phụ không đồng nhất.
-Điểm hạn chế: chỉ thích hợp với
phép đo ở áp suất trung bình Phươn 𝐴 = β. Cα Γ = bC Γ . g trình
A: lượng chất bị hấp thụ bởi 1 max 1+bC
gam chất hấp phụ (mol/g) tương tự
C: nồng độ bị hấp phụ khi đạt
trạng thái cân bằng (mol/l) 8
- Hấp phụ đơn lớp là hấp phụ hóa học có sự trao đổi e, có tính chọn lọc phụ
thuộc tính chất bề mặt chất hấp phụ và tính chất của chất hấp phụ.
- Hấp phụ đa lớp là hấp phụ vật lý chỉ có tương tác vật lý không có sự trao đổi
e, không có tính chọn lọc là tất cả các bề mặt chất đều có tính hấp phụ.
4. Nguyên tắc của sự hấp phụ là gì?
- Hấp phụ cũng là quá trình lắng đọng các phân tử khí hoặc chất lỏng trên bề
mặt chất rắn. “Hấp phụ” là một kỹ thuật được thiết lập tốt và hiệu quả để xử lý
nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Quá trình xử lý nước được sử dụng phổ
biến nhất là “hấp phụ” vào lớp than hoạt tính.
5. Phân biệt hấp phụ vật lý và hấp thụ hóa học Hấp phụ vật lý Hấp thụ hóa học -Tương tác Vandevan
-Tương tác hóa học (Cộng hóa trị, -Không chọn lọc ion). -Đa lớp - Chọn lọc
-Năng lượng liên kết nhỏ (<20kJ/mol) - Đơn lớp
-Khoảng cách phân tử-bề mặt lớn
- Năng lượng liên kết lớn (< 250-500 kJ/mol)
-Khoảng cách phân tử-bề mặt nhỏ.
6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ : Biểu thị mối quan hệ giữa dung lượng hấp thụ q
với nồng độ chất bị hấp phụ ở thời điểm cân bằng.
- Dung lượng hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị chất hấp phụ.
Đơn vị: mg (chất bị hấp phụ )/g ( chất hấp phụ)
- Trục tung biểu diễn dung lượng hấp phụ q cân bằng; trục hoành biểu thị nồng
độ tại thời điểm cân bằng. 7. Một số câu hỏi
- Tại sao phải khuấy ? Khuấy để hấp phụ đều.
- Làm theo Freundlich và Langmuir cái nào đúng hơn? Freundlich đúng hơn.???
tưởng Langmair hơn vì hạn chế trong phương trình
- Đạt cân bằng xong đun lên thì sao? hấp phụ giảm đi, hiện tượng giải hấp vì
chuyển dịch theo chiều thu nhiệt. → Khi tăng nhiệt độ thì hấp phụ giảm đi.
- Giải thích các trục đồ thị là gì chung: Ox: C , Oy: y (độ hấp phụ ) eq
+ Freund: Ox: logC , Oy là logy eq 9
+ Langmuir: Ox: 1/C , Oy là 1/y eq
- Phạm vi ứng dụng của phương trình đẳng nhiệt Freundlich, Langmuir?
+Freundlich: thích hợp ở khoảng nồng độ (hay áp suất) trung bình, vì ở nồng độ
thấp ↑Γ thường tỷ lệ thuận với C và ở nồng độ cao thường đạt tới 1 trị số giới
hạn và do đó độc lập với C.
+Langmuir: áp dụng cho trường hợp hấp phụ trong pha khí hoặc lỏng. Tuy
nhiên không giải thích một số đường đẳng nhiệt hấp phụ đặc biệt hoặc hấp phụ
trong vùng nồng độ trung bình. Langmuir giải thích những trường hợp biên: C
(hoặc P) rất lớn, C (hoặc P) rất nhỏ.
- Sự hấp phụ? Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ?
+ Sự hấp phụ: hiện tượng thay đổi nồng độ của chất ở trên ranh giới pha so với trong lòng của pha
+ Chất hấp phụ: chất trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra
+ Chất bị hấp phụ: chất mà được tụ tập trên bề mặt phân chia pha.
+ Lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ tùy thuộc vào nhiều yếu tố
như: Bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, nồng độ của chất bị hấp phụ, nhiệt độ, …
-Các đồ thị có trong bài: 10
Bài V: Động học của phản ứng nghịch đảo đường
I. Mục đích: Xác định hằng số tốc độ phản ứng của phản ứng nghịch đảo đường saccharose. II. Lý thuyết
1.Phản ứng nghịch đảo đường được thực hiện trong môi trường H+¿¿, tạo ra hỗn
hợp sản phẩm gồm glucose và fructose.
Phương trình:C H O + H O C H O + C H O 12 22 11 2 6 12 6 6 12 6 (Glucose) (Fructose)
Phản ứng kèm theo sự thay đổi quang học của hệ phần tử glucose làm quay
mặt phẳng phân cực của ánh sáng phân cực tuyến tính sang phải trong khi
đường nghịch đảo làm quay sang trái.
-Tính quang hoạt: Là khả năng của một số chất làm quay mặt phẳng dao động
của ánh sáng phân cực tuyến tính.
-Khi ánh sáng đi qua một chất quang hoạt, các thành phần bức xạ bị chuyển pha
do tương tác của các chất chưa C bất đối. Sự chuyển pha được coi như sự quay
của mặt phẳng phân cực. Chuyển động quay của các dung dịch chứa chất quang
hoạt được xác định bởi góc quay của mặt phẳng dao động của đèn Na-D (λ =
589,9nm) khi dung dịch cao 100 mm; 1 g chất lỏng được hòa tan trong 1cm3 và
thực hiện phép đo ở 20o C.
2. Góc quay tỉ lệ với nồng độ của chất tan. 11
- Góc quay phụ thuộc vào bản chất của chất quang hoạt, nồng độ C, bề dày của
lớp dung dịch, nhiệt độ, bước sóng của ánh sáng 3. Xúc tác là gì?
- Xúc tác là một chất được thêm vào phản ứng để thay đổi tốc độ phản ứng của
quá trình không làm thay đổi chuyển dịch cân bằng
4. Phương pháp xác định hằng số tốc độ phản ứng: dựa vào tính chất hoạt động quang học của đường
- Hằng số tốc độ của phản ứng nghịch đảo đường thường được xác định dựa vào
sự thay đổi góc quay trong quá trình phản ứng.
5. Bậc phản ứng của phản ứng thủy phân đường là bao nhiêu? Giải thích
- Vì tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ saccharose, nước và ion H+¿¿ dùng
làm chất xúc tác. Nhưng lượng nước thực tế dùng rất lớn nên coi như không
đổi, còn nồng độ H+¿¿ là không đổi trong suốt quá trình phản ứng vì vậy tốc độ
của phản ứng còn phụ thuộc vào nồng độ của saccarozo nên có thể xem phản
ứng là phản ứng bậc 1. Công thức: −dC C = 1 𝑘𝐶 ⇔ 𝑘 = . 𝑙𝑛 0 dt t C −C 0 x
¿ C : là nồng độ ban đầu 0
C : nồng độ đã tham gia trong thời gian t x
𝐶 = C −C là nồng độ đường ở thời điểm t 0 x
6. Tại sao gọi là nghịch đảo đường?
- Vì góc quay của mặt phẳng ánh sáng phân cực thay đổi từ giá trị dương sang
giá trị âm do sự có mặt của các đồng phân quang học trong hỗn hợp glucose và đường fructose.
7. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?
- Nồng độ các chất phản ứng: Định luật tác dụng khối lượng: “Ở nhiệt độ không
đổi, tốc độ của phản ứng tỉ lệ với tích nồng độ của các chất phản ứng được lũy
thừa lên với số mũ bằng hệ số tỉ lượng tương ứng”
- Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh đến tốc độ phản ứng. Sự tăng nhiệt độ rất nhỏ có thể
làm tăng tốc độ phản ứng rất lớn. Số lần biến đổi tốc độ phản ứng (hay hằng số 12
tốc độ) khi nhiệt độ thay đổi 1000 C gọi là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng, kí hiệu là γ
Quy tắc Van’t Hoff: Khi nhiệt độ tăng lên 10°𝐶 thì vận tốc tăng 2-4 lần. k γ = t+10 kt Với k
, k là hằng số tốc độ pư ở nhiệt độ t+10 và t: Khi nhiệt độ phản ứng tăng t+10 t
theo cấp số cộng thì hằng số tốc độ phản ứng tăng theo cấp số nhân. Quy tắc chỉ
gần đúng trong khoảng nhiệt độ không cao. -Phương trình Arrhenius: ¿
𝑘 = 𝐴e−E /RT
A là hằng số không phụ thuộc vào nhiệt độ
+ Ảnh hưởng của xúc tác: Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng bằng cách
giảm năng lượng hoạt hóa.
-Khái niệm và phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng
+Tốc độ phản ứng là sự thay đổi nồng độ của chất phản ứng hoặc sự thay đổi
nồng độ của sản phẩm trên một đơn vị thời gian.
+Phương trình tốc độ phản ứng: ∆ C 𝑣 = = k.Ca.C b ∆ t A B
+ Hằng số tốc độ phản ứng: Hằng số tốc độ phản ứng đặc trưng sự phụ thuộc
tốc độ phản ứng vào nồng độ các cấu tử phản ứng. IV. Thí nghiệm: α −α
𝑘 = 2, 303 𝑙𝑜𝑔 0 ∞ t α −α t ∞
α :Góc quay lúc bắt đầu phản ứng 0
α t :Góc quay tại thời điểm t
α ∞ :Góc quay lúc đường saccarozơ chuyển hóa hoàn toàn.
1.Cách xác định α : ∞
- Khi xác định α tại sao lại đun ở nhiệt độ ∞
700 C ? Để rút ngắn thời gian thủy
phân hoàn toàn saccarozơ, đun sôi để tăng tốc độ phản ứng.
- Nếu lớn hơn 700 C thì sao? Có thể nước nước bị bay hơi làm saccharose kết
tinh lại cũng có thể sản phẩm bị acid oxi hóa thành sản phẩm khác có độ quay cực khác. 13
2. Để đo α phải thủy phân hỗn hợp ở 700 C trong 30 phút, đun trực tiếp trên bếp ∞ được không? Vì sao?
- Phải đun hỗn hợp ở 700 C trên 30 phút để tăng tốc độ phản ứng nhanh đạt đến
điểm kết thúc hơn. Sau khi đun lên phải làm nguội về nhiệt độ phòng vì thí
nghiệm đang xét ở điều kiện đẳng nhiệt.
- Không thể đun trực tiếp vì khó khống chế nhiệt độ, nhiệt độ cao làm nước bay
hơi, thay đổi nồng độ ảnh hưởng đến góc quay ngoài ra nhiệt độ cao còn làm
đường biến tính và gây nóng cục bộ.
3. Giá trị α tính đc là bao nhiêu? Có lấy luôn giá trị đó tính k hay không? 0
- Cách xác định α : được xác định bằng cách đo góc quay của dung dịch đường 0
khi chưa cho axit vào (khi đó phản ứng thuỷ phân xem như chưa xảy ra).
- Giá trị α khoảng 6.8, không lấy luôn giá trị đó vì sau đó khi dung dịch phản 0
ứng với axit thì nồng độ sẽ giảm, phải chia đôi vì để thủy phân thì cho 40ml
saccharose + 40 ml HCl 1N nên nồng độ giảm một nửa.
4. Cấu tạo của thiết bị phân cực kế:
- Nguồn sáng Kính lọc ánh sáng (chỉ cho ánh sáng vàng đi qua) Lăng
kính phân cực Ống phân cực kế Lăng kính phân tích Thị kính
5. Trong công thức hằng số tốc độ phản ứng nghịch đảo đường tại sao có thể
thay đổi nồng độ bằng hệ số quay góc α?
- Các chất glucose, frustose, saccharose, có tính quang hoạt, làm quay mặt phẳng phân cực.
- Độ quay mặt phẳng phân cực lại phụ thuộc vào nồng độ các chất do đó có thể
thay nồng độ bằng độ quay phân cực
6. Sự biến đổi của góc quay α
- Góc quay α sẽ giảm dần về 0 rồi âm theo thời gian phản ứng
7. Tại sao lại gọi là phản ứng nghịch đảo đường? Tại sao lại thực hiện trong môi trường acid HCl?
- Do góc quay của hỗn hợp thủy phân sẽ giảm dần về 0 rồi trở thành âm nên gọi
là phản ứng nghịch đảo đường.
- Phải tiến hành trong môi trường HCl vì H+¿¿ là xúc tác cho quá trình phản ứng.
8. Tại sao glucose, fructose, saccharose, là các chất có tính quang hoạt? 14
- Glucose, fructose, saccharose là các chất hoạt quang làm quay mặt phẳng phân
cực của ánh sáng qua kính Nicon) vì chúng đều chứa carbon bất đối xứng dẫn
tới toàn bộ phân tử bất đối xứng.
Bài VI: Xác định phân tử khối của chất Polymer
I.Mục đích: Xác định phân tử khối polyacrylamide bằng phương pháp đo độ nhớt. II.Lý thuyết
1. Phương pháp đo đọ nhớt là phương pháp về thực nghiệm, đồng thời cho pháp
đánh giá phân tử khối trong khoảng tương đối rộng. 2.
- Độ nhớt của chất lỏng là một đặc tính của chất lỏng liên quan chặt chẽ đến lực
ma sát nội tại cản lại sự di động tương đối của các lớp phân tử trong lòng chất lỏng đó.
- Độ nhớt động lực hay độ nhớt tuyệt đối, ký hiệu là η, là lực tiếp tuyến trên một
đơn vị diện tích bề mặt, được biết như một ứng suất trượt τ (biểu thị bằng
pascal), cần thiết để di chuyển một lớp chất lỏng 1m2 song song với mặt phẳng
trượt ở tốc độ (v) là 1 m/s so với lớp chất lỏng song song ở một khoảng cách x=1m 3.
- Nhớt kế otvan: hình chữ U, một bên có mao quản, có đường kính từ
0,4-0,8mm. Dùng để xác định độ nhớt với từng nồng độ xác định. Dung dịch
dùng cho mỗi lần đo phải hoàn toàn bằng nhau.
- Nhớt kế Ubelot: có thêm một nhánh thứ 3 gắn với mao quản qua một bầu chứa
nhỏ → Nhớt kế trước khi dùng phải rửa bằng hỗn hợp Sunfocromic, tráng bằng
cồn hoặc ether, sấy khô.
4. Nguyên tắc xác định phân tử lượng của các hợp chất cao phân tử
- Độ nhớt càng lớn thì phân tử khối trung bình càng lớn và mối liên hệ cụ thể
giữa chúng được thể hiện trong phương trình sau: [ ] = K. ɳ M α
K và α là hằng số phụ thuộc vào bản chất của dung môi và nhiệt độ
5. Nguyên nhân gây ra độ nhớt của dung dịch cao phân tử. 15
- Dưới tác dụng của lực F, các chất lỏng trong ống chuyển động chảy thành lớp
theo một hướng. Do các lớp khác nhau chảy với vận tốc khác nhau nên xuất
hiện lực nội ma sát giữa các lớp khác nhau.
- Độ nhớt là hệ số tỉ lệ đặc trưng cho lực nội ma sát, cản trở sự chuyển động
tương đối giữa các lớp chất lỏng
6. Tính chất đặc trưng nhất của dung dịch cao phân tử là gì? Ảnh hưởng
của trọng lượng phân tử đến tính chất này như thế nào?
- Độ nhớt của dung dịch polymer rất cao.
- Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử: [ ] = K. ɳ M α
7. Tại sao cao su hòa tan được trong toluen. Trình bày các giai đoạn của sự
hòa tan cao phân tử trong dung môi.
- Vì polymer trương và hòa tan trong một số chất lỏng phân tử lượng nhỏ. Do
linh động của phân tử dung môi lớn hơn rất nhiều so với linh động của phân tử
polymer nên trong giai đoạn đầu tiên các phân tử dung môi sẽ thấm sau vào
phân tử polymer làm cho khối lượng và thể tích polymer tăng lên nhưng hình
dạng vẫn giữ nguyên tạo thành gel.
- Đối với polymer phân cực, sự trương bắt đầu từ quá trình solvat hóa những
nhóm chức phân cực. Khi hình thành lớp solvat hóa, lượng dung mới được hấp
thụ vào polymer khô. Tiếp theo là quá trình trương. Lượng dung môi được hấp
thụ có thể gấp hàng chục lần thể tích polymer
8. Thế nào là dung dịch cao phân tử điện ly? Dung dịch cao su/toluene là
dung dịch điện ly hay không điện ly? Tại sao?
- Là những hợp chất cao phân tử khi trương và hòa tan có thể phân ly.
- Không phải là dung dịch cao phân tử điện ly, vì cao su không thể phân ly trong dung dịch toluene.
Bài VII: Sức điện động của pin Ganvani I. Lý thuyết
1. Điện cực tiêu chuẩn: là điện cực ổn định và đã xác định E cho trước, nồng
độ 1M, áp suất 1atm và nhiệt độ 25o C
2. Các loại điện cực tiêu chuẩn: - Điện cực cation 16 - Điện cực anion - Điện cực oxh-khử - Điện cực thủy tinh - Điện cực khí - Điện cực hỗn hống
3. Cách xác định cực âm, cực dương trong pin: Điện cực có thế E tiêu chuẩn
nhỏ hơn là điện cực âm; điện cực còn lại là điện cực dương. 4. Phương trình Nernst: α
𝐸 =E + 0,059 . oxi hóa 0 𝑙𝑜𝑔 n α khử 5.
- Pin Ganvani là một hệ điện hóa có khả năng sinh công điện và được dùng làm
nguồn điện năng. Công điện của Pin Ganvani do năng lượng của các phản ứng
hóa học trong pin chuyển thành. Năng lượng của pư này sẽ chuyển thành điện năng
- Hiệu điện thế cực đại đo được giữa các điện cực chính là sức điện động của pin Ganvani. 6. Pin Ganvani gồm
- Pin Ganvani hóa học: Sức điện động xuất hiện do các pư hóa học xảy ra trong
pin (vd: Pin daniel-Jacobi; Pin oxh-khử)
- Pin Ganvani nồng độ: cấu tạo từ các điện cực cùng một kim loại nhúng trong
dung dịch của cùng một chất điện li nhưng có hoạt độ khác nhau
(Me/MeA (a1)//MeA (a2)/Me) hoặc các điện cực có hoạt độ của chất phản ứng
khác nhau nhúng trong cùng một dung dịch (pin hỗn hống, pin khí): Hg, Cd/ CdSO /Cd, Hg. 4
+ Trong pin hỗn hống: Hoạt độ của kim loại trong điện cực hỗn hống khác nhau.
+ Pin khí: Áp suất của khí trên các điện cực là khác nhau.
Đo hoạt độ của các chất phản ứng ở các điện cực khác nhau, các điện cực sẽ
có thế cân bằng không đồng nhất, dẫn tới sự xuất hiện sức điện động của pin. 7. Một số chú ý 17
- Để sức điện động của các nguồn điện ổn định, mỗi lần dịch chuyển con chạy C
chỉ ấn ngắt điện K trong một thời gian ngắn. Khi không đo, phải ngắt điện của nguồn điện.
- Không bao giờ đo E của pin nghiên cứu ngay sau khi thiết lập vì giá trị E chỉ ổn định sau 3-5 phút.
- Pin tiêu chuẩn không được để nằm nghiêng hay lộn ngược.
- Nếu E của pin X quá nhỏ, cần mắc nối tiếp thêm vào mạch X một pin tiêu chuẩn và đo E → E = E − E chung x chung w
8. Cấu tạo của pin tiêu chuẩn Weston:
(-) (Pt) HgCd, C dSO .8/3 H O , dd C dSO | H g SO .Hg (Pt) (+) 4 2 4 2 4
Tại 20o C : E = 1, 0183 𝑉 w 9. Anode: Quá trình oxh Cathode: Quá trình khử
Khi quá trình oxh diễn ra ở anode , anion sẽ từ cathode chuyển sang anode
qua cầu muối để cần bằng điện tích, đồng thời e ở anot di chuyển qua cathode
để thực hiện qúa trình khử. Electron đi qua cầu muối sẽ tạo ra dòng điện.
10. Phương pháp đo sức điện động của pin để đo chính xác sức điện động của
pin Ganvani ngta sử dụng phương pháp bổ chính (hay còn gọi là phương pháp
bổ sung) cho phép xác định sức điện động của pin khi không có dòng điện đi
qua nghĩa là các phản ứng điện cực xảy ra trong pin là thuận nghịch. II. Thí nghiệm
1.Trong bài đo các điện cực và pin:
-Pin Daniel Jacobi: (-) Zn/ZnSO 1N/ KCl bão hòa/CuSO /Cu (+) 4 4
-Pin Gavani nồng độ: (-) Cu/CuSO 0,01N|| CuSO 1N/Cu(+). Lắp nối tiếp pin 4 4 chuẩn
-Thế điện cực của Đồng: (-)Ag,AgCl / KCl|| CuSO /Cu (+). Lắp nối tiếp với pin 4 chuẩn
-Thế điện cực của Zn: (-) Zn/ZnSO / KCl bão hòa || AgCl, Ag (+) 4
-Thế điện cực của hệ K Fe(CN) 0,1M và K Fe(CN ) 0,1M 3 6 4 6 2. Các công thức tính ECu¿=E ¿ p∈ ¿+ E ¿ AgCl /Ag 18 EZn¿=E − E ¿ A gCl / Ag p ∈¿¿
Bài 3 Động học của pư nghịch đảo đường
Mục đính xác định hằng số tốc độ của phản ứng nghịch đảo đường
Công thức -dC/dt = k[Saccharose]
Kt =2.303log(A0-Avc)/(At-Avc) log(A t-Avc)=kt/2.303 +log(A0-Avc) Cách tiến hành:
Hòa tan 10g saccharose vào nước định mức đến 50ml
Rửa cuvet với nước và đo góc quay cực của nước (nền)
Rửa cuvet với dung dịch đường và đo góc quay cực của đường
Cho 40mL saccharose pư 40ml HCl bấm thời gian và rửa cuvet với dung
dịch đang pư, và đem đi đo tại thời điểm 5,10,15,20,30,40,50,70
Trong lúc đo thì đem phần còn lại đun cách thủy đến 700C trong 30p, sau
đó đem đi đo góc quay cực
1/ xác định hằng số tốc độ ntn: đo góc quay cực tại các thời gian khác
nhau, vẽ đồ thị log(At-Avc) là hàm của thời gian thì hệ số góc là k/2.303
2/ phản ứng thủy phân là phản ứng bậc mấy, viết phương trình: là phản ứng bậc 1 C12H22O11 + H2O gluco se+fructose
3/ xác định nồng độ của nước (55M)
4/ trong công thức phản ứng bậc 1 thì C là gì: nồng độ của Saccharose chưa thủy phân
5/ đơn vị của k (s-1) bậc 0 là M/s, bậc 2 là M-1.s-1
6/ k phụ thuộc vào nhiệt độ ntn, khi nhiệt độ tăng thì k tăng theo ptrinh
Arenuyt: k=A.e^-Ea/RT. k còn phụ thuộc bản chất của chất phản ứng ( Ea năng lượng hoạt hóa).
Tốc độ pư phụ thuộc nồng độ chất, nhiệt độ, tồn tại chất xúc tác, trong
pư dị thể phụ thuộc diện tích tiếp xúc.
7/ xác định alpha vô cực ntn: đun nóng hỗn hợp phản ứng tại 700C
8/ khi xác định alpha vô cực tại sao lại đun ở nhiệt độ 70: để rút ngắn
thời gian thủy phân hòa toàn saccarose, , nếu lớn hơn 70 thì sao:Có thể
nước nước bị bây hơi làm saccaroso kết tinh lại cũng có thể sản phẩm bị
acid oxi hóa thành sản phẩm khác có độ quay cực khác.
9/ Giá trị alpha 0 tính đc là bnd: 13, Có lấy luôn giá trị đó tính k hay
khôngd: không lấy phải chia đôi vì để thủy phân thì cho 40ml saccharose +
40 ml HCl 1N nên nồng độ giảm một nửa
10/Tại sao gọi là nghịch đảo đườgd: vì trước khi phản ứng có góc quay
cực là dương sau phản ứng hoàn toàn thì góc quay cực là âm do sự có mặt
của chất hoạt động quang học glucose và fructose
11/ Khái niệm và phương trình Tốc độ pu và hằng số tốc độ pud: 19
Tốc độ pư là sự thay đổi nồng độ chất tham gia hay chất sản phẩm
trong một đơn vị thời gian là vận tốc tức thời của phản ứng. Phương trình tốc độ pưd:v = dC/dt
Hằng số tốc độ pư đặc trưng sự phụ thuộc tốc độ pư vào nồng độ các cấu tử phản ứng
12/ chứng minh công thức ln(Co/Ct)=ln(Ao-Avc/At-Avc) At initial αsuc,o = Asuc Co
at time t: αt = Asucrose Csucrose,t + Aglucose Cglucose,t + Afructose Cfructose,t Cfruc,t=Cglu,t=Csuc,o-Csuc,t
αt = (Asuc-Aglu-Afuc )Csucrose,t + (Aglu+Afruc) Csuc,o
at infinite: αvc = Aglucose Cglucose,vc + Afructose Cfructose,vc Cglu,vc =Cfruc,vc=Csuc,o αvc = (Aglu+Afruc) Csuc,o Ao-Avc= (Asuc-Aglu-Afuc)Co At-Avc=(Asuc-Aglu-Afuc)Ct
Bài 4 Hấp phụ đẳng nhiệt
Mục đích: Xác định độ hấp phụ của than hoạt tính với các nồng độ khác
nhau. kiểm tra tính đúng đắn của hệ hấp phụ acid acetic than hoạt tính
với các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich và Langmuir
1/ Hấp phụ với hấp thụ khác nhau ntn: hấp phụ là trên bề mặt chất hấp
phụ còn, hấp thụ là trong lòng chất hấp phụ
2/ Tăng nhiệt thì hấp phụ nhiều hơn ko: tăng nhiệt thì hấp thụ giảm
3/ Giải thích các trục đồ thị là gì chung: Ox: C , Oy eq : y ( độ hấp phụ ) Freund: Ox: logC , Oy là logy eq Langmuir: Ox: 1/C Oy là 1/y eq
4/ tại sao phải khuấy: để hấp phụ đều
5/ nồng độ N vs M định nghĩa là gì M nồng độ mol : số mol chất tan trong 1L dung dịch
6/ nồng độ đương lượng
7/ làm ra freun hay lang đúng hơn: ra Freundlich đúng hơn
8/ freun vs lang là mô hình lý thuyết hay bán thực nghiệm: Freund là
bán thực nghiệm còn Lang là lý thuyết
9/ freun vs lang đặc trưng đơn lớp đa lớp ntn:
Freund: đa lớp hấp phụ trong lòng chất độ hấp phụ tăng nếu cho tương tác lâu dài
Langmuir: đơn lớp chỉ trên bề mặt, độ hấp phụ đạt tới cân bằng khi
tương tác lâu dài do sự suy giảm bề mặt hấp phụ
10/ nếu đơn thì cái nào mô tả đúng hơn vì sao: theo đơn lớp 20