PHẦN A: ĐỘNG HÓA HỌC
CHƯƠNG 1. HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT VÀ HẤP PHỤ
Trong tự nhiên cũng như trong công nghiệp, nhất là trong công nghiệp hoá chất, thực phẩm và môi trường chúng ta thường hay gặp các quá trình dị thể. Ví dụ như sự phân huỷ hoặc hình thành một hợp chất hoá học rắn, sự hoà tan chất tan, chất khí và chất lỏng trong một dung môi nào đó…, các quá trình xúc tác dị thể, các phản ứng điện cực, keo tụ, các công đoạn làm sạch và phân riêng các hỗn hợp khí và lỏng, v.v… đều là những quá trình dị thể. Trong đó, trạng thái và tính chất của các phân tử, nguyên tử hay ion ở bề mặt phân chia pha (khí – rắn, lỏng – rắn, rắn – rắn, lỏng – lòng, và lỏng – khí) rất khác so với bên trong pha thể tích. Sự khác nhau đó tạo ra một hiện tượng bề mặt đặc biệt.
Nghiên cứu hiện tượng bề mặt đó giúp chúng ta hiểu được rất nhiều hiện tượng khác nhau xẩy ra trong các quá trình hoá học, vật lý, sinh học… liên quan đến những hoạt động khoa học và công nghệ của chúng ta.
1.1. Sự hấp phụ khí và hơi trên bề mặt chất hấp phụ rắn
1.1.1. Một số khái niệm
1.1.1.1 Hấp phụ
Bên trong một vật rắn thường bao gồm các nguyên tử, ion hoặc phân tử, giữa chúng có các liên kết cân bằng để tạo ra các mạng liên kết cứng (chất vô định hình) hoặc các mạng tinh thể có quy luật (chất tinh thể). Trong khi đó, các nguyên tử, ion hoặc phân tử nằm ở bề mặt ngoài không được cân bằng liên kết, do đó khi tiếp xúc với một chất khí, vật rắn luôn có khuynh hướng thu hút các phân tử khí lên bề mặt của nó để cân bằng liên kết. Kết quả là, nồng độ của chất khíở trên pha bề mặt lớn hơn trong pha thể tích, người ta gọi đó là hiện tượng hấp phụ.
Như vậy, hấp phụ là sự tăng dần nồng độ của khí (hơi) trên bề mặt phân cách pha rắn – khí). Quá trình ngược lại gọi là quá trình nhả hấp phụ hay là giải hấp phụ. Khi cân bằng hấp phụ thì vận tốc hấp phụ bằng vận tốc giải hấp phụ.
Ví dụ: Khi cho than tiếp xúc với 02 thì than sẽ hút 02 làm khí O2 tập trung lên bề mặt của nó, ta nói than hấp phụ O2
Người ta phân biệt chất hấp phụ là pha rắn hay lỏng thu hút và giữ ở bề mặt của mình những chất bị hấp phụ như: ion, nguyên tử, phân tử…
Đồng thời với quá trình hấp phụ có thể xảy ra quá trình hấp thụ là quá trình thu hút vào sâu bên trong thể tích pha. Trong chương này chúng ta chỉ xét đến hiện tượng hấp phụ vì nó liên quan đến trạng thái bề mặt của hệ dị thể.
Tổng quát cho các bề mặt, ta có khái niệm hấp phụ là sự tập hợp vật chất lên trên bề mặt phân chia pha (như rắn – khí và cả các trường hợp rắn – lỏng, lòng – lỏng, lỏng – khí). Chất mà ở trên bề mặt của nó có xẩy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ, còn chất bị thu hút lên trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ. Như vậy, nồng độ chất bị hấp phụ trên bề mặt luôn luôn lớn hơn trong pha thể tích.
