Hóa lý - Hóa keo (2021) 29/03/2021 5.1 ĐẶC TRƯNG CHUNG CỦA HỆ PHÂN TÁN CHƯƠNG Hệ phân tán HỆ PHÂN TÁN 5.1 Đặc trưng chung hệ phân tán 5.2 Phân loại hệ phân tán 5.3 Vai trò hệ phân tán đời sống 5.4 Điều chế tinh chế hệ keo gồm: PHA PHÂN TÁN + MƠI TRƯỜNG PHÂN TÁN tiểu phân (hạt) có kích thước nhỏ (d) (mơi trường liên tục) Pha phân tán PHÂN BỐ đồng môi trường 29/03/2021 Ví dụ Hệ Phân Tán: sương mù, khói, bụi, nước xà phịng, sữa … Hóa lý Hóa keo - Chương 5.2 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN 5.2.1 Phân loại theo kích thước hạt • Hệ phân tán PHÂN TỬ ION: d < 10-7 cm • Hệ phân tán KEO: d = 10-7 ÷ 10-5 cm (1 – 100 nm) • Hệ phân tán THƠ: d > 10-5 cm 10-5 cm 10-7 cm Dung dịch thật Hệ keo Hệ thơ Tùy theo kích thước hạt & trạng thái phân tán thu hệ khác Ví dụ: • Nhựa thơng: dm rượu dd thực; dm nước hệ keo • NaCl: dm nước dd thực; dm benzene hệ keo 29/03/2021 Dung dịch thật 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương Hệ keo Hóa lý Hóa keo - Chương 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 5 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương Hệ thơ Hóa lý - Hóa keo (2021) So sánh hệ phân tán • DUNG DỊCH THẬT: kích thước hạt nhỏ gọi hệ siêu vi dị thể = Đồng thể - khơng nhìn thấy hạt phân tán kính hiển vi thường 29/03/2021 So sánh hệ phân tán khi: a) Lắng trọng lực: hệ thô b) Qua giấy lọc: dung dịch thực s hệ keo c) Qua màng bán thấm: dd thực • HỆ KEO: kích thước hạt – 100nm gọi hệ vi dị thể - khơng nhìn thấy hạt phân tán mắt nhìn rõ kính hiển vi • HỆ THƠ: hạt lớn, hệ dị thể nhìn thấy mắt, có khuynh hướng lắng xuống 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 29/03/2021 5.2.3 Phân loại theo trạng thái tập hợp pha Hóa lý Hóa keo - Chương PHA phân tán LỎNG RẮN Khí dung lỏng Khí dung rắn Hóa lý Hóa keo - Chương Một số thuật ngữ HỆ PHÂN TÁN • SOL: hệ phân tán hạt phân tán có kích thước hệ keo KHÍ LỎNG RẮN MƠI TRƯỜNG phân tán KHÍ 29/03/2021 Bọt Sương mù, keo xịt tóc, mây Bụi, khói Nhũ tương Keo lỏng Kem cạo râu, whipped cream Sữa, mayonnaise, lotion Mực in, máu, sơn Bọt rắn Gel Keo rắn Xốp, đá bọt Thạch, gelatin Đá quý , ngọc, hợp kim 29/03/2021 SOL Hóa lý Hóa keo - Chương GEL 10 AEROGEL • KEO KHÍ, AEROSOL, KHÍ DUNG hệ keo có chất phân tán Lỏng hay Rắn phân tán MÔI TRƯỜNG KHÍ • KEO LỎNG, DUNG DỊCH KEO, LIOSOL hệ keo có chất phân tán Lỏng, Khí hay Rắn phân tán MƠI TRƯỜNG LỎNG • GEL : tiểu phân tán tương tác với tạo mạng cấu trúc định, ràng buộc khối liên kết phân bố môi trường 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 11 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 12 Hóa lý - Hóa keo (2021) • ĐỘ PHÂN TÁN đại lượng đặc trưng cho độ mịn hệ phân tán, nghịch đảo kích thước hạt phân tán : D 1 d 2r d: đường kính hạt phân tán; r: bán kính hạt; D : độ phân tán (cm–1) Hệ đơn phân tán: hạt phân tán Hệ đa phân tán: hạt phân tán không dùng kích thước hạt trung bình hay Hệ keo: hệ phân tán cao - Hệ thô: hệ phân tán thấp Hóa lý Hóa keo - Chương • DIỆN TÍCH BỀ MẶT HỆ PHÂN TÁN Bề mặt riêng: bề mặt phân chia pha phân tán môi trường đơn vị thể tích đơn vị khối lượng pha phân tán • Hạt hình cầu: Cách gọi khác: Dung dịch thực: hệ đồng thể 29/03/2021 29/03/2021 13 S: bề mặt riêng (m2/m3; m2/g) r: bán kính hạt; d = a: đường kính hạt 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 14 S tỉ lệ nghịch với d, tỉ lệ thuận với D S d bề mặt phân chia biến (cm2/cm3) bề mặt riêng lớn bề mặt riêng nhỏ 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 15 So sánh hệ phân tán • DUNG DỊCH THỰC: hệ đồng thể khơng có bề mặt phân chia pha • HỆ KEO VÀ HỆ PHÂN TÁN THÔ: hệ dị thể có bề mặt phân chia pha * d lớn D nhỏ, S nhỏ * d nhỏ D lớn, S lớn HỆ KEO có bề mặt riêng lớn, nên: - Hệ keo có tính chất đặc biệt liên quan đến tượng bề mặt xảy bề mặt tiếp xúc pha; - Hệ keo có tính khơng bền tập hợp: dễ liên kết lại thành hạt lớn bị sa lắng 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 17 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 16 • ĐỘ ỔN ĐỊNH (bền vững) CỦA HỆ PHÂN TÁN Ở bề mặt phân chia hệ keo hệ vi dị thể, có lượng tự bề mặt lớn, tỉ lệ với S: G = .S Mọi QT tự xảy theo chiều giảm lượng tự do: dG < S.d + .dS < Vì = const (d = 0) .dS < dS < Quá trình tự xảy hệ dị thể theo chiều: làm giảm bề mặt phân chia pha 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 18 Hóa lý - Hóa keo (2021) Khi dG < d = dS < 0: bề mặt phân chia pha giảm Trong hệ phân tán dị thể, QT sau tự xảy theo CHIỀU thu hẹp bề mặt phân chia pha: – Sự keo tụ hệ keo – Sự hợp giọt nhũ tương – Sự phá vỡ bọt 29/03/2021 Khi dG < muốn dS = d < Muốn tăng độ bền hệ phân tán, đưa thêm vào hệ chất hoạt động bề mặt lên bề mặt phân chia pha để làm giảm Khí lỏng 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 19 Dầu nước Nước dầu 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 20 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 22 5.3 VAI TRÒ CỦA HỆ PHÂN TÁN TRONG ĐỜI SỐNG Dung dịch keo phổ biến tự nhiên, đời sống & nhiều ngành sản xuất: - Mây, mưa, sét bão: tượng có liên quan đến tính chất hệ keo - Mây, sương: hệ phân tán lỏng / khí, hạt keo thường mang điện tích tạo mưa dựa vào tính chất: thêm chất điện ly (muối) vào đám mây bị keo tụ mưa - Sự hình thành đồng cửa sơng: gặp nước biển (có chứa chất điện ly) phù sa - hạt keo lơ lửng nước sông bị tính bền vững dính kết sa lắng tạo dải cát lớn 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 21 • Thực phẩm: thành phần sữa cần đồng đều, không kết tủa • Nông nghiệp: hạt keo đất giúp giữ ẩm, giữ chất dinh dưỡng cho trồng • Thuốc nhuộm, giấy ảnh: cần phân bố đều, kết dính lớn chất hịa tan • Luyện kim, cao su, chất dẻo, giấy, sơn, xà bơng, mực viết … • Ngành Y - Dược: dạng chế phẩm dạng cụ thể hệ phân tán 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 23 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 24 Hóa lý - Hóa keo (2021) 29/03/2021 Ngành Y - Dược: nghiên cứu thuốc tác dụng thuốc thể Các dạng chế phẩm dạng cụ thể hệ phân tán Thuốc tiêm, thuốc nước • dung dịch thật 5.4 ĐIỀU CHẾ VÀ TINH CHẾ HỆ KEO Nhũ tương, hỗn dịch, cream … • hệ keo hệ phân tán thơ Viên nén, viên nang, viên bao • hệ phân tán rắn Hóa lý Hóa keo - Chương 29/03/2021 25 5.4.1 ĐIỀU CHẾ HỆ KEO PHƯƠNG PHÁP NGƯNG TỤ Có hai phương pháp : 10-5 cm 10-7 cm DD thật Hệ keo PP NGƯNG TỤ PP PHÂN TÁN kết hợp phân tử/ion có kích thước nhỏ thành kích thước hạt keo 29/03/2021 Hệ thơ chia nhỏ hạt phân tán thơ đạt tới kích thước hạt keo Hóa lý Hóa keo - Chương 28 a Ngưng tụ đơn giản (ngưng kim loại) BAY HƠI THĂNG HOA pha phân tán NGƯNG TỤ pha phân tán môi trường buồng lạnh tạo hệ keo Ví dụ: - Đun nóng natri đến bốc - Làm lạnh cho Na ngưng tụ benzene Tạo hạt keo Na phân tán benzen (≠ Na + nước dung dịch thật) 29/03/2021 Nguyên tắc: điều chế keo cách kết hợp nhiều phân tử, nguyên tử ion để tạo thành tiểu phân hệ keo a Ngưng tụ đơn giản Hóa lý Hóa keo - Chương 30 b Ngưng tụ phản ứng hóa học c Ngưng tụ phương pháp thay dung mơi 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 29 b Ngưng tụ phản ứng hóa học Phản ứng hố học tạo chất kết tủa/có độ tan nhỏ kết tụ lại tạo tiểu phân keo • Ngưng tụ phản ứng trao đổi AgNO3 + KI AgIkeo + KNO3 Mixen keo AgIkeo có cấu tạo: (dư KI) [m(AgI) nI– (n-x)K+]x–.xK+ • Ngưng tụ phản ứng oxi hố khử: H2S + O2 Skeo + H2O Mixen keo Skeo: [n(S) mHS– (m-x)H+]x– xH+ 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 31 Hóa lý - Hóa keo (2021) HẠT KEO = MIXEN KEO 29/03/2021 Ký hiệu hệ keo NHÂN : - Chất khó tan/ít tan mơi trường - Lớp ion tạo bị hấp phụ chọn lọc chất khó tan Keo Bạc iod Phản ứng điều chế keo AgNO3 KI AgI KNO3 Nếu KI dư: m AgI nI n x K xK x LỚP ION ĐỐI Nhân Hạt keo Nếu AgNO3 dư: LỚP KHUẾCH TÁN m AgI nAg n x NO3 xNO3 x Hạt keo trung hòa điện Keo dương – Keo âm: ion tạo định 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 32 c Ngưng tụ phương pháp thay dung môi Thay dung môi khác độ phân cực, pH, Cđly phân tử chất tan tập hợp lại thành tiểu phân keo 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 33 Ví dụ: DD thực S/cồn (lưu huỳnh/cồn tuyệt đối) Dung mơi H2O: khơng hịa tan S XÉT DD thực (Chất tan A - Dung mơi B) • Thêm lượng lớn nước H2O vào dung dịch bão hòa S/cồn: H2O thành dung môi Các phân tử S không tan nước tập hợp thành tiểu phân nhỏ phân tán cồn thấp độ, tạo HỆ KEO mờ đục Dung mơi C: khó hịa tan A Thêm thể tích lớn C vào dd bão hịa A – B C thay B tạo dd q bão hịa A – C A khó tan C nên: A ngưng tụ (kết tinh) thành hạt keo Điều chế keo: lưu huỳnh, selen, photpho … 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 34 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 35 a Phân tán học chia nhỏ pha phân tán thành tiểu phân keo cách dùng cối xay keo, máy nghiền bi PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN • Nguyên tắc: dùng lượng để phá vỡ lực liên kết bên hạt thô để tạo hạt có kích thước hệ keo • Tốn nhiều công để phân tán hạt thô thành tiểu phân hệ keo, cơng cơng gia tăng bề mặt 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 36 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 37 Hóa lý - Hóa keo (2021) c Phân tán hồ quang Tạo hồ quang hai điện cực (là pha phân tán): điện áp 110V tạo Tocao kim loại nóng chảy thăng hoa làm lạnh ngưng tụ thành hạt keo b Phân tán siêu âm Siêu âm sóng dao động tần số cao phân tử dao động với tần số cao, bị phá vỡ liên kết cấu trúc tạo tiểu phân keo Phân tán hệ: - lưu huỳnh, nhựa, graphic - Khối dẻo ưa nước dd lỗng; 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương Điều chế keo kim loại dung mơi hữu 38 d Phương pháp pepti hóa • Chuyển kết tủa trở lại trạng thái keo nhờ tác nhân pepti hóa (chất điện ly): • giai đoạn: 29/03/2021 29/03/2021 (1) rửa kết tủa nước (2) pepti hóa chất điện ly Hóa lý Hóa keo - Chương 39 5.4.2 TINH CHẾ KEO Phương pháp thẩm tách (thẩm tích) dựa sở tốc độ khuếch tán khác ion & hạt keo THẨM TÁCH GIÁN ĐOẠN: hệ keo tiếp xúc với môi trường qua màng bán thấm: - Ion phân tử nhỏ khuếch tán qua màng - Hạt keo bị giữ lại Màng bán thấm (Màng thẩm tách): màng da ếch, bong bóng trâu bị, màng có xử lý: xelophan, colodion Ví dụ: tủa KFe[Fe(CN)6]+ axit oxalic H2C2O4 Dung dịch keo xanh phổ 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 40 THẨM TÁCH LIÊN TỤC: dung môi chảy liên tục qua màng bán thấm, kéo ion phân tử nhỏ qua màng hệ keo tinh khiết dần 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 41 ĐIỆN THẨM TÁCH: tăng tốc độ thẩm tách : dung môi chảy liên tục + điện áp chiều Ứng dụng: Chạy thận nhân tạo (loại bỏ urê, H+ khỏi huyết người suy thận) 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 42 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 43 Hóa lý - Hóa keo (2021) LỌC GEL: lọc gel cao phân tử Gel Sephadex (polydextran) G10 – G25 - Các hạt cao phân tử nước tạo gel - Dung dịch keo chảy qua cột chứa hạt gel: • ion phân tử nhỏ khuếch tán vào gel, bị giữ lại • hạt keo ngồi hạt gel chảy khỏi cột thu dung dịch keo 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 44 29/03/2021 SIÊU LỌC: lọc màng siêu lọc áp suất cao Màng siêu lọc (dẫn xuất cellulose: acetat cellulose) dày – mm, chịu áp lực cao * Nén hệ keo qua màng siêu lọc: - ion phân tử nhỏ qua màng - hạt keo bị giữ lại Ứng dụng: - Cô đặc hệ keo dung dịch cao phân tử - Tinh chế sản phẩm bền nhiệt (enzyme, nội tiết tố …) 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 45 ... (2021) HẠT KEO = MIXEN KEO 29/03/2021 Ký hiệu hệ keo NHÂN : - Chất khó tan/ ít tan mơi trường - Lớp ion tạo bị hấp phụ chọn lọc chất khó tan Keo Bạc iod Phản ứng điều chế keo AgNO3 KI AgI ... Hóa keo - Chương 42 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 43 Hóa lý - Hóa keo (2021) LỌC GEL: lọc gel cao phân tử Gel Sephadex (polydextran) G10 – G25 - Các hạt cao phân tử nước tạo gel - Dung... hịa tan • Luyện kim, cao su, chất dẻo, giấy, sơn, xà bơng, mực viết … • Ngành Y - Dược: dạng chế phẩm dạng cụ thể hệ phân tán 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương 23 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo - Chương