CHƯƠNG 1 HỆ PHÂN TÁN VÀ ĐỐI TƯỢNG CỦA HÓA LÝ HỌC CÁC HỆ PHÂN TÁN I ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC HỆ PHÂN TÁN Hóa keo khảo sát những hệ phân tán dị thể đặc biệt gọi chung là hệ thống keo Đặc điểm của dung dịch keo.
CHƯƠNG 1: HỆ PHÂN TÁN VÀ ĐỐI TƯỢNG CỦA HÓA LÝ HỌC CÁC HỆ PHÂN TÁN I ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC HỆ PHÂN TÁN Hóa keo khảo sát hệ phân tán dị thể đặc biệt gọi chung hệ thống keo Đặc điểm dung dịch keo: Khả phan tán ánh sáng Khuếch tán chậm có khả thẩm tích (khả lọc màng bán thẩm) - Khơng bền vững tập hợp - Thường có tượng điện di ➢ Từ tất đặc điểm cho thấy hệ keo hệ dị thể thường mang điện tích II ĐỐI TƯỢNG CỦA HĨA KEO Hóa keo nghiên cứu hệ phân tán dị thể, nghĩa cấu tạo từ tướng trở lên, hai tướng phải trạng thái chia nhỏ Tướng phân tán có bề mặt riêng nhỏ, q trình hóa học vật lí xảy bề mặt hệ keo Về mặt động học, độ bền hệ vững tập hợp hệ phân tán xác định mối tương quan lực hút lực đẩy phân tử ➢ Tóm lại, hóa keo khoa học vê trình hình thành phá hủy hệ phân tán - III ĐỘ PHÂN TÁN Độ phân tán: D = 𝑙 𝑎 Trong đó: a kích thức hạt (đối với hạt hình cầu đường kính d, hạt hình lập phương chiều dài cạnh l) Công thức bề mặt riêng: Sr = Trong đó: 𝑆12 𝑉1 S12 bề mặt phân cách tướng tướng V1 thể tích tướng phân tán 4𝜋𝑟 Với hạt hình cầu: Sr = 𝜋𝑟 Với hạt hình lập phương: Sr= IV 𝑟 𝑎 = = 6𝑙 𝑙3 = 𝑙 PHÂN LOẠI CÁC HỆ PHÂN TÁN Phân loại theo độ phân tán TÊN HỆ Hệ phân tán thơ (huyền phù, nhũ tương) Hệ phân tán trung bình (khói…) Hệ phân tán cao (hệ keo điển hình) Dung dịch phân tử Khác biệt hệ phân tán thô hệ phân tán keo: HỆ PHÂN TÁN THÔ Tướng phân tán sa lắng nhanh ảnh hưởng trọng trường Tướng phân tán không lọt giấy lọc thường Có thể quan sát kính hiển v thường Phân loại theo trạng thái tập hợp TT KÍCH THƯỚC HẠT (cm) 104 10−4 - 10−5 10−5 - 10−7 xác định mức độ thấm ướt vật rắn hay vật rắn khác chất lỏng + giải thích tượng tác dụng SCBM VD: Giọt chất lỏng tiếp xúc với tướng rắn khí 𝜎𝐿𝐾 Chu vi giọt chất lỏng giới hạn mơi trường: lỏng, khơng khí, rắn, tạo thành cặp phân cách: + Lỏng – khơng khí (𝜎𝐿𝐾 ) 𝜎𝑅𝐾 + Khơng khí – rắn (𝜎𝑅𝐾 ) 𝜑 + Lỏng – rắn (𝜎𝑅𝐿 ) 𝜎𝑅𝐿 - Điều kiện xảy trình thấm ướt: NĂNG LƯỢNG TỰ DO hệ GIẢM (NLTD giảm nhiều →quá trình thấm ướt tốt Độ thấm ướt đo góc thấm ướt (𝜑) Quá trình: Khi thấm ướt phân tử giọt chất lỏng chuyển động lan bề mặt tướng rắn theo khuynh hướng thay bề mặt tiếp xúc R-K có SCBM lớn (𝜎𝑅𝐾 ) bề mặt tiếp xúc R-L có SCBM nhỏ (𝜎𝑅𝐿 )→hệ giảm SCBM; cân thiết lập→quá trình dừng lại, biên giới tướng có cân lực: 𝒄𝒐𝒔𝜽 = 𝝈𝑹𝑲 − 𝝈𝑹𝑳 𝝈𝑳𝑲 • 𝜃 = ↔ 𝑐𝑜𝑠𝜃 = ∶ 𝑡ℎấ𝑚 ướ𝑡 ℎ𝑜à𝑛 𝑡𝑜à𝑛 • 𝜃 = 180𝑜 ↔ 𝑐𝑜𝑠𝜃 = −1 ∶ ℎ𝑜à𝑛 𝑡𝑜à𝑛 𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑡ℎấ𝑚 ướ𝑡 𝑐𝑜𝑠𝜃 lớn chất lỏng thấm ướt bề mặt rắn tốt (Để: 𝑐𝑜𝑠𝜃 ↑ → 𝜎𝑅𝐾 ↑ → 𝜎𝑅𝐿 & 𝜎𝐿𝐾 ↓) Bề mặt thấm ướt tốt (𝑐𝑜𝑠𝜃 > 0): bề mặt ưa lỏng, trái lại bề mặt (𝑐𝑜𝑠𝜃 < 0): 𝑏ề 𝑚ặ𝑡 𝑘ỵ 𝑙ỏ𝑛𝑔 - - Có thể chuyển bề mặt kỵ lỏng sang ưa lỏng ngược lại (vd: tạo lớp hấp phụ bề mặt rắn để thay đổi SCBM giữ R L Nếu SCBM nhỏ đi→hệ thấm ướt tốt hơn→bề mặt ưa lỏng ngược lại) Ứng dụng tượng thấm ướt bề mặt: tuyển quặng, việc bảo vệ keo nhũ tương, kỹ thuật nhuộm B SỰ HẤP PHỤ: I Một số khái niệm định nghĩa: Định nghĩa: Định nghĩa - Sự hấp phụ (adsorption) tượng thay đổi nồng độ chất ranh giới pha so với lòng pha - Một định nghĩa khác: Mọi trình tập trung chất lên bề mặt phân chia tướng gọi hấp phụ Phụ thuộc - Bản chất chất hấp phụ (adsorbent) chất bị hấp thụ (adsorbate) - Nhiệt độ, nồng độ dung dịch (pha lỏng), áp suất (pha khí) Lực tương - Có nhiều dạng lực tương tác phân tử bị hấp thụ với bề mặt chất rắn: từ lực tác yếu không phân cực (Val der Waals) lực liên kết hóa học mạnh Phân loại hấp phụ: gồm loại: hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Loại liên kết Nhiệt hấp phụ NL hoạt hóa Khoảng to hấp phụ Số lớp hấp phụ Tính đặc thù Tính thuận nghịch HẤP PHỤ VẬT LÝ - Lực tương tác vật lý (liên kết Val der Waals), khơng có trao đổi điện tử - Vài Kcal/mol - Không quan trọng - Nhiệt độ thấp - Nhiều lớp - Ít phụ thuộc vào chất bề mặt - Phụ thuộc vào điều kiện to, áp suất - Có tính thuận nghịch HẤP PHỤ HĨA HỌC - Liên kết hóa học, có trao đổi điện tử - Vài chục Kcal/mol - Quan trọng - Ưu đãi nhiệt độ cao - Một lớp - Có tính đặc thù, có tính chọn lọc cao, hấp phụ diễn có tạo thành liên kết hóa học - Thường bất thuận nghịch - Q trình giải hấp phụ khó (sản phẩm giải hấp phụ bị biến đổi thành phần hóa học) II SỰ HẤP PHỤ KHÍ VÀ HƠI TRÊN CHẤT HẤP PHỤ RẮN: - Sự hấp phụ chất khí vào bề mặt chất rắn → dạng đơn giản → xảy chất bị hấp phụ gồm cấu tử → q trình khơng phức tạp hóa có cấu tử thứ Độ hấp phụ x: - Lượng khí bay (mol) bị hấp thụ đơn vị khối lượng Đơn vị: mol/gam mmol/gam - Lượng chất bị hấp phụ tính cho đơn vị diện tích bề mặt chất hấp phụ Đơn vị: mol/cm2 mmol/cm2 - Ngồi ra, cịn sử dụng đại lượng thể tích đktc: 𝑉 = 𝑥 22.400 (cm3/g) - Đường cong biểu diễn thay đổi độ hấp phụ theo nồng độ áp suất cân chất hấp phụ nhiệt độ (áp suất) không đổi → đường đẳng nhiệt (áp) hấp phụ → đường đẳng nhiệt sử dụng nhiều Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freunlich: → thích hợp khoảng áp suất trung bình - Đường đẳng nhiệt hấp phụ gần với dạng parabol → Freunlich đề nghị phương trình thực nghiệm: 𝑥 = 𝑏 𝑝𝑛 Trong đó, x: độ hấp phụ; p: áp suất cân chất hấp phụ; b, n: số thực nghiệm - Từ phương trình → rút phương trình đường thẳng: 𝑙𝑜𝑔𝑥 = 𝑙𝑜𝑔𝑏 + 𝑙𝑜𝑔𝑝 𝑛 → xây dựng đồ thị (trục tung log x, trục hồnh log p), ta xác định số b 1/n Dạng phương trình sử dụng trường hợp hấp phụ chất bề mặt phân chia lỏng - rắn (thay p C) Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: → chưa thật hoàn chỉnh việc mô tả hấp phụ ranh giới phụ Là sở cần thiết để hiểu rõ tất thuyết khác - Phương trình đẳng nhiệt Langmuir xây dựng dựa sở giả thuyết sau (lý thuyết hấp phụ đơn lớp): + Các phần tử bị hấp phụ (adsorbate) liên kết với vị trí định bề mặt chất hấp phụ (adsorbent) + Bề mặt hấp phụ có trường lực hóa trị chưa bão hịa → hình thành trung tâm hấp phụ (tâm liên kết) + Lực hấp phụ có bán kính nhỏ → tâm liên kết nhận phần tử bị hấp phụ → hấp phụ đơn lớp + Năng lượng tâm hấp phụ → không phụ thuộc diện hay không phần tử bị hấp phụ tâm khác → tương tác với bề mặt chất hấp phụ + Sự hấp phụ thuận nghịch → phân tử bị hấp phụ bị giữ bề mặt chất hấp thụ thời gian định → đứt chuyển vào tướng khí → phân tử khác lại bị hấp thụ vào - Bằng đường động học, Langmuir đưa phương trình hấp phụ đẳng nhiệt: + Tốc độ hấp phụ: 𝑉 ↓ = 𝑘1 𝑝 (1 − 𝜃), tỉ lệ với p (1 − 𝜃) Trong đó: p: áp suất khí; 𝜽: phần bề mặt bị phân tử khí chiếm; (𝟏 − 𝜽): phần bề mặt trống + Tốc độ phản ứng hấp phụ: 𝑉 ↑ = 𝑘2 𝜃, tỉ lệ với phần bề mặt bị che phủ (bị chiếm) + Khi cân hấp phụ hình thành: 𝑽 ↓ = 𝑽 ↑ Ta có: 𝜃 = 𝑘1 𝑝 𝑘2 +𝑘1 𝑝 Đặ𝑡 𝐴 = 𝑘1 𝑘2 ;𝜃= 𝑥 𝑥𝑚 : 𝑉ớ𝑖 𝒙, 𝒙𝒎 ∶ độ ℎấ𝑝 𝑝ℎụ 𝑡ạ𝑖 𝑡ℎờ𝑖 đ𝑖ể𝑚 𝑣à độ ℎấ𝑝 𝑝ℎụ 𝑐ự𝑐 đạ𝑖 𝑇ℎì 𝑥 = 𝑥𝑚 𝑝 → 𝒙 𝒕ỉ 𝒍ệ 𝒃ậ𝒄 𝒏𝒉ấ𝒕 𝒗ớ𝒊 𝒑 𝐴+𝑝 Khi 𝒑 ≪ 𝟏 → 𝒙 = 𝒙𝒎 𝑨 𝒑 ; 𝒑 ≫ 𝟏 → 𝒙 = 𝒙𝒎 Để xác định A xm, chuyển dạng phương trình đường thẳng: 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 → 𝑝 𝐴 = + 𝑝 𝑥 𝑥𝑚 𝑥𝑚 Phương trình hấp phụ BET (Brunuauer-Emmelt-Teller): - Lớp hấp phụ đa phân tử → đường hấp phụ đẳng nhiệt dạng hình chữ S - Những sở phương trình BET là: + Bề mặt chất hấp phụ đồng → vị trí tương đương + Các phân tử hấp thụ lớp có tính cục → khơng thể chuyển động tự + Khơng có giới hạn số lớp hấp phụ, khơng có tương tác phân tử bị hấp phụ + Lớp → hình thành tương tác Val der Waals với bề mặt rắn → có lượng khác với lớp bên + Các lớp → hình thành ngưng tụ khí, nhiệt hấp thụ (năng lượng) lớp thứ tất lớp giống - Phương trình BET có dạng: 𝑝 𝑉(𝑝𝑜 −𝑝) = 𝑉𝑚 𝐶 + 𝐶−1 𝑝 𝑉𝑚 𝐶 𝑝𝑜 Trong đó: po: áp suất bão hịa; V: thể tích khí hấp phụ áp suất p Vm: thể tích khí bị hấp phụ lớp thứ (lớp đơn phân tử) ∆𝑞 C: thừa số lượng (𝐶 = 𝑒 𝑅𝑇 , ∆𝑞: hiệu số nhiệt hấp phụ khí lớp đơn phân tử nhiệt hóa lỏng) - Phương trình BET sử dụng để xác định bề mặt chất hấp phụ: 𝑆𝑜 = 𝑉𝑚 𝑁.𝑊𝑚 𝑉𝑜 Trong đó: N: số Avogadro; Wm: bề mặt chiếm phân tử lớp phân tử đơn Vo: thể tích mol khí đktc (22.400 cm3/mol) Hiện tượng mao quản: - Khi chất hấp phụ xốp → đường hấp phụ đẳng nhiệt có dạng hình chữ S → ngưng tụ chất bị hấp phụ mao quản chất hấp phụ xốp → diễn theo sau hấp phụ → gọi ngưng tụ mao quản - Do kết hấp phụ → màng mỏng chất bị hấp phụ hình thành thành mao quản hẹp → chất bị hấp phụ thấm ướt vào thành mao quản → mặt cong lõm mao quản hẹp → chất bị hấp phụ bắt đầu ngưng tụ → áp suất p cân bề mặt cong lõm < áp suất po bão hòa bề mặt phẳng III SỰ HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI DUNG DỊCH LỎNG – KHÍ: Phương trình hấp phụ Gibbs: Γ 𝑑𝜎 =− 𝐶 𝑅𝑇 𝑑𝐶 Với: 𝚪: biến thiên nồng độ chất lớp bề mặt, hay độ hấp phụ, mol/cm2 C: nồng độ cân dung dịch lỏng, mol/l 𝝈: sức căng bề mặt, N/cm2 Các chất hoạt động bề mặt: - Từ phương trình Gibbs ta có trường hợp sau: + Gọi 𝜎, 𝜎𝑐 : sức căng bề mặt dung môi tinh chất dung mơi có nồng độ C TRƯỜNG HỢP 𝑑𝜎 𝑑𝐶 𝑑𝜎 𝑑𝐶 𝑑𝜎 𝑑𝐶 > 0, Γ < (𝜎𝑐 > 𝜎𝑜 ) = 0, Γ = (𝜎𝑐 = 𝜎𝑜 ) < 0, Γ > (𝜎𝑐 < 𝜎𝑜 ) ĐẶC ĐIỂM - Sức căng bề mặt ↑ nồng độ chất tan ↑ → hấp phụ âm - Là trường hợp dung dịch chất điện ly - Các ion tương tác mạnh với phân tử dung mơi (solvat hóa) → bị kéo sâu vào thể tích hệ → mật độ chất tan bề mặt < thể tích - Sự phân bố chất tan lớp bề mặt thể tích → chất khơng hoạt động bề mặt - Sức căng bề mặt ↓ nồng độ chất tan ↑ → hấp phụ dương - Chất tan chất hoạt động bề mặt → có cấu trúc nội phân tử chất - Nồng độ chất tan lớp bề mặt > thể tích ❖ Cấu trúc phân tử chất HĐBM gồm phần: - Gốc không phân cực: dãy hidrocarbon R - Nhóm định chức phân cực: -OH, -COOH, -NO2, -NH2, … - Chất HĐBM acid hay baz hữu cơ, dẫn xuất halogen, … Gốc kỵ nước hidrocarbon đẩy vào môi trường không phân cực, cịn nhóm ưa nước nằm mơi trường nước Qui tắc Traube: - Năm 1884, Traube đưa qui tắc thực nghiệm: Tính HĐBM acid hữu no nước dãy đồng đẳng tăng lên theo số cacbon, trung bình cho cacbon tăng từ đến 3,5 lần - Qui tắc Traube cho trường hợp dung môi nước (môi trường phân cực) Với dung môi không phân cực tính hịa tan chất HĐBM tăng làm giảm tính HĐBM IV SỰ HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG – RẰN: Sự hấp phụ phân tử: - Lượng chất bị hấp phụ x (mmol/g) tính từ công thức: (𝐶𝑜 − 𝐶1 )𝑉 𝑥= 100 𝑚 Trong đó: CO, C1: nồng độ ban đầu cân chất bị hấp phụ (mol/l) V: thể tích xảy hấp phụ (l) m: lượng chất hấp phụ (g) - Sự hấp phụ ranh giới lỏng - rắn biểu diễn đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hay Freundlich - Sự hấp phụ phân tử chịu ảnh hưởng yếu tố sau: ➢ Ảnh hưởng dung môi: dung mơi chất tan thường có cạnh tranh hấp phụ lên bề mặt rắn Cấu tử có SCBM nhỏ ưu tiên hấp phụ ➢ Ảnh hưởng tính chất chất hấp phụ: bề mặt phân cực hấp phụ tốt chất bị hấp phụ phân cực ngược lại ➢ Anh hưởng tính chất chất bị hấp phụ - Quy tắc Rebinder: chất hấp phụ lên ranh giới pha diện lớp bề mặt làm cân độ phân cực hai pha - Hiện tượng hấp phụ phân tử có ý nghĩa lớn diễn thể động vật nhiều trình kỹ thuật khác như: sắc ký, làm chất lỏng, … Sự hấp phụ chất điện ly: - Các ion dung dịch phần tử tích điện, hấp phụ ion trình diễn phân bố lại điện tích - Do tương tác tĩnh điện ion trái dấu hút đến gần lớp bề mặt phân chia tướng hình thành lớp điện kép a) Hấp phụ chọn lọc: Các ion chất điện ly hấp phụ ưu tiên theo tính chất sau: - Bề mặt chất hấp phụ có điện tích xác định nên hấp phụ ion tích điện trái dấu với - Khả hấp phụ phụ thuộc chất ion: ▪ Đối với ion hóa trị, ion có bán kính lớn có khả hấp phụ cao nhất: VD: Khả hấp phụ ion hóa trị Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+ Mg2+ < Ca2+ < Sr2+ < Ba2+ Cl- < Br- < NO3- < I- < CNS▪ Đối với ion có hóa trị khác nhau, ion có hóa trị cao (điện tích lớn) dễ bị hấp phụ →Lúc đầu hạt rơi nhanh (do u nhỏ f>f’), u tăng dần làm f’ tăng đến giá trị trọng lực Lúc đó, hạt sa lắng với tốc độ đều: f=f’ 𝒗(𝜸 − 𝜸𝒐 )𝒈 = 𝑩 𝒖 Với hạt hình cầu: 𝟒 𝟑 𝝅𝒓𝟑 (𝜸 − 𝜸𝒐 )𝒈 = 𝟔 𝝁 ŋ 𝒓 𝒖 Tốc độ sa lắng hạt: 𝒖 = 𝒅𝒙 𝒅𝒕 = 𝟐𝒓𝟐 𝟗ŋ 𝟗.ŋ.𝒖 (𝜸 − 𝜸𝒐 )𝒈 → 𝒓 = √ 𝟐(𝜸−𝜸𝒐 )𝒈 (*) *Lưu ý: phương trình thích hợp cho huyền phù có kích thước 100𝝁 (vì với hạt này, t/g đạt tốc độ sa lắng không đổi nhỏ → không ảnh hưởng kết quả) Các hạt có: + r > 100𝝁 : sa lắng nhanh + r < 5𝝁 : dễ thiết lập cân phân bố Phân tích sa lắng biết kích thước hạt Hệ đơn phân tán Hệ đa phân tán Kích thước loại hạt Bé Lớn trung bình Tốc độ sa lắng hạt Như Không Lượng chất sa lắng Phải xác định tốc (p) tỷ lệ thuận với độ tích lũy hạt, tức thời gian (t) thiết lập phụ thuộc lượng chất 𝒉 sa lắng vào thời 𝒖= gian, p=f(t) => đồ 𝒕 h: quãng đường thị hàm gọi hạt đường cong sa *Thế gtrị u vào (*) => r lắng (tham khảo đồ thị sách trang 72) Thực tế, phép phân tích sa lắng tiến hành dựa sở xác định tốc độ chất chứa đĩa cân Điều kiện giới hạn sử dụng phương pháp phân tích sa lắng: - Phương trình dùng phương pháp cho trường hợp hạt hình cầu Nếu hạt khơng phải hình cầu, ta tính bán kính tương đương - Các hạt khơng bị solvat hóa Các hạt sa lắng độc lập, hạt không tạo nên liên kết Siêu ly tâm Ngun nhân: Các hạt có kích thước nhỏ gần bền động học Dựa trên: Phân tích sa lắng phải tiến hành trường lực siêu ly tâm với gia tốc lớn Mục đích: Tăng tốc độ q trình sa lắng VD: Hạt thạch anh (kích thước 10-5cm) sa lắng trọng trường 1cm 86,2 giờ, ly tâm có gia tốc 105 g (g: gia tốc trọng trường) 3s Có thể theo dõi di chuyển biên giới lớp sol lớp môi trường cách chụp ảnh sau khaongr t/g định Cân khuếch tán – sa lắng Sự sa lắng Sự khuếch tán Khuynh Tập trung hạt xuống đáy bình Chống lại xu hướng tập trung hướng (do lực trọng trường) hạt xuống đáy bình (do chuyển động Brown) Đặc trưng Dòng sa lắng Dòng khuếch tán định lượng 𝒅𝒄 𝒌𝑻 𝒅𝒄 𝒊𝒌 = −𝑫 =− 𝐢𝐬 = 𝐮 𝐜 𝒅𝒙 𝑩 𝒅𝒙 ik: dòng khuếch tán is: dòng sa lắng T: nhiệt độ u: tốc độ sa lắng B: hệ số ma sát c: nồng độ Khi hạt sa lắng với tốc độ không đổi → lực ma sát = trọng lượng: m.g B.u = m.g => 𝑢 = B (m: khối lượng dụng vật) 𝐦.𝐠 Ta được: is = uc = c 𝐁 Tỷ số dòng khuếch tán dòng sa lắng 𝐢𝐬 𝐦 𝐠 𝐜 𝐯(𝛄 − 𝛄𝐨 )𝐠 𝐜 =− =− 𝐢𝐤 𝐤𝐓 (𝐝𝐜 𝐝𝐱) 𝐤𝐓 (𝐝𝐜 𝐝𝐱) Khi: • is ik ≫ 1: có sa lắng, hệ có độ bền vững sa lắng thấp • • is ik is ik ≪ 1: có khuếch tán, hệ có độ bền vững sa lắng cao ≈ 1: lưu ý trình, TH hệ thiết lập cân phân bố theo chiều cao Vì gradien nồng độ thay dổi theo chiều cao (x = h), ta được: 𝐢𝐬 𝐦 𝐠 𝐜 =− =𝟏 𝐢𝐤 𝐤𝐓 (𝐝𝐜 𝐝𝐱) 𝒄𝒐 𝒄𝒉 𝒎.𝒈.𝒉 𝒌𝑻 =𝒆 Thay nồng độ C đại lượng tỷ lệ với áp suất P: 𝒎.𝒈.𝒉 𝒑𝒐 = 𝒆 𝒌𝑻 𝒑𝒉 → Đây định luật phân bố phân tử khí theo chiều cao Hệ keo tuân theo ĐL động học phân tử khí dung dịch thật Vì nồng độ C tỷ lệ với nồng độ 𝑣, ta được: 𝒎.𝒈.𝒉 𝒗𝒐 = 𝒆 𝒌𝑻 𝒗𝒉 →Phương trình cân sa lắng áp dụng cho hệ phân tán *Lưu ý: Định luật phân bố theo chiều cao dùng cho hệ đơn phân tán Hệ đa phân tán vấn đề phức tạp nhiều, loại có phân bố khác tác dụng lực khuếch tán lực sa lắng loại hạt khác CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤT CỦA HỆ PHÂN TÁN I II Các tượng điện động học • Hiện tượng điện di: hạt keo tích điện âm chuyển cực dương • Hiện tượng điện thẫm: nước tích điện dương chuyển cực âm • Khi cho chất lỏng chảy qua màng xốp, hai bên màng đặt điện cực thấy xuất điện điện cực gọi điện chảy Hiện tượng gọi hiệu ứng chảy • Thế sa lắng :khi hạt cát sa lắng nước điện cực điện thế.Hiện tượng Cấu tạo nút điện kép • Lớp điện kép : gồm ion định điện ion nghịch • Ion định điện thế: ion dấu gắn tương đối chặt vào bề mặt tướng phân tán III IV • Ion nghịch : lớp ion tương đương trái dấu với ion bề mặt tướng lỏng gần bề mặt phân cách Các yếu tố ảnh hưởng đến điện động học • Ảnh hưởng chất điện ly trơ Khi tăng nồng độ chất điện ly trơ φo khơng đổi ξ giảm ( lopes kép bị nén lại) • Ảnh hưởng chất điện li không trơ Ion khơng trơ có dấu với ion định hiệu điện thế: Khi thêm chất điện ly, lúc đầu φo tăng ξ tăng sau tiếp tục tăng ξ giảm Ion khơng trơ ngược dấu với ion định điện thế: Khi thêm chất điện ly có tượng đổi dấu điện (sự đổi dấu điện xảy với φo ξ) • Các yếu tố ảnh hưởng khác Khi pha loãng hệ keo điện động học ξ tăng Khi đặc hệ keo có tác dụng ngược lại Khi nhiệt độ tăng ξ tăng(lớp ion khuyếch tán tăng) Các tượng điện động học tồn lớp điện kép có mơi trường phân cực, ξ nhỏ độ phân cưc môi trường nhỏ Xác định điện động học ξ 4𝜋𝜂𝑢 ξ= 𝜀𝐻 H: Cường độ điện trường H= 𝐸 𝐿 η độ nhớt chất lỏng N.s/m2 ε số điện môi tương đối chất lỏng V VI Ý nghĩa thực tế tượng điện động học • Hiện tượng điện di áp dụng để tách thành phần hỗn hợp phức tạp, phá hủy keo khí, … • Tạo lớp phủ bề mặt kim loại • Hiện tượng điện thẫm áp dụng để làm khô vật liệu xốp để làm giảm ma sát • Lọc kết hợp tách nước kết tủa • Hiện tượng điện thé chảy dùng phương pháp đo điệ tâm đồ dùng nguyên tắc để tạo dụng cụ ghi chấn động Cấu tạo hạt Micelle keo Bao gồm: • Nhân keo thường cấu tạo tinh thể lớp ion định điện • Lớp ion nghịch hấp phụ • Lớp ion nghịch khuyếch tán Tổng điện tích ion nghịch lớp hấp thụ khuyếch tán điện tích ion định điện → micelle keo trung hòa điện CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHẾ VÀ LÀM SẠCH HỆ PHÂN TÁN I ĐIỀU CHẾ HỆ PHÂN TÁN: Hệ phân tán hệ chứa hạt có kích thước trung gian phân tử hạt thô Điều chế hệ phân tán tạo hạt có kích thước nằm khoảng trung gian (10-9-10-7m) Có hai phương pháp điều chế: +Phương pháp phân tán (top down): Chia nhỏ vật chất +Phương pháp ngưng tụ (bottom up): Liên kết hạt nhỏ thành hạt lớn Cả hai phương pháp phải thỏa điều kiện Các hạt khơng tan tan vào môi trường phân tán Các hạt không liên kết để tạo thành hạt lớn Để đảm bảo hệ tồn suốt trình sử dụng A-PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Dùng công để thắng lực liên kết bên phân tử tạo hạt Càng tạo nhiều hạt tốn nhiều công 𝑊 = 𝛿Δ𝑠 + 𝑞 W: công Δ𝑠 độ tăng bề mặt 𝑞 nhiệt tạo trình điều chế - Chất HĐBM làm yếu lực liên kết vật rắn làm cho việc phá vỡ hệ dễ dàng giúp làm giảm công Phương pháp tạo hạt có kích thước cỡ 10-7m Ứng dụng làm bột màu sơn, chất độn cho cao su… Gồm có phương pháp phân tán như: • • • • Phân tán học Phân tán siêu âm Phân tán hồ quang Phương pháp keo tán chia thành bốn loại nhỏ: Rửa kết tủa Dùng chất điện ly Dùng chất HĐBM Phản ứng hóa học B-PHƯƠNG PHÁP NGƯNG TỤ Ngưng tụ nguyên tử, phân tử hay ion thành hạt có kích thước hạt keo.Gồm giai đoạn Tạo mầm tinh thể phát triển mầm 𝑉1 = 𝐾1 × 𝐶𝑞 − 𝐶𝑏 𝐶𝑏 V1: tốc độ tạo mầm K1: Hệ số tỉ lệ Cq: nồng độ bão hòa Cb: nồng độ bão hòa 𝑉2 = 𝐷𝑆 (𝐶 − 𝐶𝑏 ) 𝛿 𝑞 V2: tốc độ phát triển mầm S: (diện tích) bề mặt tinh thể 𝛿: chiều dày lớp dung dịch qua xảy khuếch tán 𝑉1 > 𝑉2 ℎệ đơ𝑛 𝑝ℎâ𝑛 𝑡á𝑛 𝑉1 < 𝑉2 ℎệ đ𝑎 𝑝ℎâ𝑛 𝑡á𝑛 Có thể chia phương pháp ngưng tụ thành phương pháp nhỏ Phương pháp vật lý Ngưng tụ trực tiếp Thay dung mơi Phương pháp hóa học Phản ứng trao đổi Phản ứng khử Phản ứng thủy phân II.LÀM SẠCH HỆ KEO Tách phân tử ion có hại cho tồn hệ keo khỏi hệ keo phương pháp sau: Thẩm tích Siêu lọc CHƯƠNG ĐỘ BỀN VỮNG VÀ KEO TỤ CỦA CÁC HỆ PHÂN TÁN I) Độ bền hệ phân tán: KN: Là khả trì trạng thái phân tán không đổi theo thời gian - Hệ phân tán ưa lỏng: Năng lượng tự trình hình thành hệ giảm bền vững mặt nhiệt động học ΔF = ΔH-T*ΔS < → Chúng tự tán vào Kỵ lỏng: có bề mặt riêng lớn, lượng liên kết bên > lượng tướng ΔF = ΔH-T*ΔS > → Sự phân tán không tự xảy Phân loại: - Độ bền động học (sa lắng): học chương Độ bền tập hợp 3) Lực hút phân tử lực đẩy tĩnh điện hạt keo: 𝑘 - Lực hút phân tử: Q= - Lực đẩy tĩnh điện: Chỉ xuất khoảng cách gần lớp khuếch tán bắt đầu phủ vào Cơng thức: P = 𝐶 × 𝑒 −𝑏𝑥 với C b số Thế năng: U = P – Q Nếu U > đẩy U < hút Hệ bền vững: Tăng lực đẩy tĩnh điện, giảm xác suất va chạm hiệu cách: + Tạo cho bề mặt hạt keo hấp phụ điện tích + Giữ hệ keo có nồng độ nhỏ + Tạo cho bề mặt keo hấp phụ chất bảo vệ - 𝑥3 với x khoảng cách hạt keo, k số II) Sự keo tụ chất điện ly: - Sự keo tụ: phá hàng rào lượng hệ thồng giả bền chuyển sang trạng thái bền vững nhiệt động Phát keo tụ thông qua: Sự đổi màu, đục, kết tủa - Ngưỡng keo tụ: γ= - tụ Ion trái dấu với hạt keo gây nên tượng keo tụ Khả keo tụ tỉ lệ thuận với điện tích bán kính ion - 𝐵 𝑍6 với Z điện tích, B số γ nhỏ dễ keo III) Động học keo tụ chất điện ly: - - Tốc độ kêo tụ phụ thuộc vào: + Nồng độ hạt ban đầu v0 + Cường độ chuyển động Brown + Bán kính hoạt động lực hút hạt Sau thời gian t, tổng số hạt đơn vị thể tích là: ∑v = v1 + v2 + v3 + < v0 𝑣 𝑣0 ∑v= = 1+𝑘𝑣0 𝑡 k𝑣0 = 𝜃 1+8𝜋𝑅𝐷𝑣0 𝑡 với θlà chu kì bán keo tụ → ∑v= 𝑣0 1+ 𝑡 𝜃 VI) Một số tượng keo tụ đặc biệt: 1) Keo tụ hệ keo ion có hóa trị lớn 2) Keo tụ tác động hỗn hợp chất điện ly: Có trường hợp + Hiện tượng kết hợp: chất điện ly cộng tác dụng với nhau, khả keo tụ chất không thay đổi, thêm lượng chất lượng chất giảm tương ứng + Hiện tượng cản trở: Sự diện chất điện ly làm giảm tác dụng chất điện ly + Hiện tượng hỗ trợ: Hai chất điện ly làm tăng khả keo tụ 3) Sự keo tụ dị thể tương hỗ: + Dị thể: Các hạt hệ phân tán dính kết vào bề mặt không loại với chúng + Tương hỗ: Các hạt hai sol tích điện trái dấu gây keo tụ lẫn CHƯƠNG SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CẤU THỂ TRONG HỆ PHÂN TÁN I.CÁC HỆ PHÂN TÁN: - Hệ phân tán tự (keo kỵ lỏng, huyền phù) hạt chưa có mối liên hệ hạt phân tán hệ theo chuyển động Brown hỗn loạn, hệ có khả biến đổi liên tục hình dạng theo thời gian - Hệ phân tán liên kết hạt lúc có lực liên kết giữ hạt chừng mực định hệ có tính chất vật rắn: khả trì hình dạng, có tính đàn hồi, có tính vững Khi nồng độ pha phân tán tăng lên hệ chuyển từ dung dịch keo sang chất lỏng kết cấu đến chất rắn.Cấu thể hệ keo chia làm hai loại cấu thể keo tụ (sol-gel thuận nghịch) cấu thể ngưng tụ kết tinh(phá vỡ bất thuận nghịch) II.CẤU THỂ KEO TỤ: A-Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo gel: - Nồng độ tướng phân tán: tăng nồng độ, tốc độ tạo gel tăng Hình dạng hạt: bất đối xứng dễ tạo gel Nhiệt độ: nhiệt độ thấp khả tạo gel lớn Tác động học: Khuấy động, rung mạnh làm phá vỡ hệ gel Thêm vào hệ chất thứ B-Một số tượng đặc biệt hệ keo tụ: Sol-gel thuận nghịch: sau thời gian bị phá vỡ hệ tự phục hồi Hiện tượng tự biến dạng Hiện tượng co: tự làm giảm kích thước hệ Hiện tượng trương: tự làm tăng kích thước hệ III.CẤU THỂ NGƯNG TỤ KẾT TINH: Được tạo thành mối liên hệ hóa học tạo hạt q trình ngưng tụ hay kết tinh Khơng có tính sol-gel thuận nghịch, tính dẻo, tính đàn hồi lại có tính giịn Tính vững lớn hệ cấu thể keo tụ nhiều CHƯƠNG HỆ VỚI MÔI TRƯỜNG PHÂN TÁN KHÍ I) Phân loại keo khí: +Sương mù (lỏng/khí) +Bụi (rắn/ khí) +Khói (rắn/ khí) - Keo khí có kích thước hạt: 10−7 đế𝑛 10−5 cm II) Tính chất: - Đặc điểm khác với Liosol: ▪ Nồng độ tướng phân tán nhỏ ▪ Độ nhớt mơi trường khí nhỏ ▪ Sự sa lắng xảy nhanh ▪ Xung quanh hạt thường khơng có lớp điện kép 1) Tính chất quang học: Sự phân tán ánh sáng keo khí lớn Liosol sai biệt chiết suất tướng môi trường phân tán keo khí lớn 2) Tính chất động học phân tử: Trong keo khí có chuyển động Brown, nhiệt di, quang di, kết tủa nhiệt - Nhiệt di: hạt keo di chuyển từ vùng có nhiệt độ cao sang thấp Kết tủa nhiệt: Các hạt keo khí bám lên vùng lạnh vật làm nóng khơng - Quang di: Di chuyển hạt chúng chiếu sáng từ phía 3) Tính chất điện: Điện tích hạt keo khí xuất khi: - Hình thành phá vỡ điểm tiếp xúc hạt với hay hạt với bề mặt - Sự định hướng phân tử lưỡng cực hạt - Sự hấp phụ ion khí III) Điều chế phá hủy: - Phương pháp phân tán: Nghiền, nổ - Phương pháp ngưng tụ: làm lạnh hệ pư hóa học - CHƯƠNG 10: NHŨ TƯƠNG Nhũ tương hệ dị thể có tướng mơi trường phân tán lỏng Điều kiện để tạo thành nhũ tương: - Hai chất lỏng khơng tan tan - Phải có diện chất nhũ hóa Loại nhũ tương bền nhiệt động tạo thành từ hai tướng lỏng có khả hòa tan hạn chế vào nhiệt độ gần với nhiệt độ tới hạn, không cần tác dụng ổn định chất nhũ hóa Khi đó, sức căng bề mặt tướng nhỏ, cần thân tự chuyển động nhiệt tạo nhũ tương bền I PHÂN LOẠI NHŨ TƯƠNG: Phân loại theo chất tướng môi trường phân tán: Điều kiện tướng phải có cấu tạo phân tử khác Ta có loại nhũ tương: - Nhũ tương thuận: ký hiệu D/N tướng phân tán dầu môi trường phân tán nước - Nhũ tương nghịch: ký hiệu N/D tướng phân tán nước môi trường phân tán dầu Cách phân biệt hai loại nhũ tương: - Xác định khả nhũ tương khảo sát có thấm ướt bề mặt (hay kỵ nước) - Xác định khả trộn lẫn nhũ tương cho phẩm màu tan tướng - Xác định độ dẫn điện nhũ tương D/N lớn N/D Phân loại theo nồng độ tướng phân tán: Nhũ tương loãng Nhũ tương đậm đặc Nhũ tương đậm đặc - Nồng độ tướng phân - Nồng độ tướng phân - Nồng độ tướng phân tán bé 0.1% tán < 74% theo thể tích tán > 74% - Độ phân tán cao, - Nồng độ tối đa ứng - Hạt tướng phân kích thước hạt khoảng với xếp chặt chẽ tán bị biến dạng thành hình −𝟓 hạt hình cầu khối đa diện 𝟏𝟎 𝒄𝒎 - Độ bền vững nhũ hóa định - Tồn mà khơng cần chất nhũ hóa II ĐỘ BỀN VỮNG TẬP HỢP CỦA NHŨ TƯƠNG – CHẤT NHŨ HĨA: - Nhũ tương hệ khơng bền vững tập hợp có lượng bề mặt lớn - Để cho nhũ tương bền vững ta phải thêm chất nhũ hóa, độ bền vững phụ thuộc vào chất nồng độ chất nhũ hóa xác định thơng qua thời gian sống Bản chất nhũ hóa cịn định loại nhũ tương - Nếu chất nhũ hóa tan nước tốt dầu tạo thành nhũ tương D/N ngược lại - Chất nhũ hóa cản trở khơng cho hạt dính lại với nghĩa phải hịa tan môi trường phân tán nên thường dùng chất hoạt động bề mặt chất cao phân tử, bột rắn (muội than, sét bentonit, cao lanh, hydroxit sắt, …) - Bột rắn bảo vệ phải có kích thước nhỏ kích thước hạt nhũ tương - Chất hoạt động bề mặt thường dùng nhiều chất xà phòng chứa số carbon từ 12 đến 18 - Nếu bột rắn thấm ướt nước tốt (cao lanh, sét bentonit, …) lớp vỏ nằm nước tạo thành nhũ tương D/N ngược lại - Nhũ tương bền vững lớp điện kép lớp solvat hóa xuất quanh lớp vỏ rắn III SỰ ĐẢO TƯỚNG – SỰ PHÁ HỦY NHŨ TƯƠNG: Sự đảo tướng nhũ tương: Đảo tướng trình chuyển biến tương hỗ loại nhũ tương D/N N/D, có điều kiện thích hợp 𝐷/𝑁 ⇋ 𝑁/𝐷 Quá trình tiến hành cách vừa khuấy vừa thêm vào hệ chất nhũ hóa có tác dụng bảo vệ cho nhũ tương loại ngược lại Trong vài trường hợp, độ bền vững nhũ tương loại N/D D/N hệ không chênh cần khuấy mạnh làm đảo tướng Phá hủy nhũ tương: - Nếu nhũ tương lỗng tích điện, phá cách đưa vào hệ chất điện ly - Đối với hệ nhũ tương đậm đặc phải cho vào hệ chất phá vỡ màng bảo vệ - Cũng dùng nhiệt độ, máy ly tâm, điện trường để phá hủy nhũ tương CHƯƠNG 11: CÁC CHẤT BÁN KEO I KHÁI NIỆM ĐẦU: Những hệ với môi trường phân tán lỏng hệ keo điều kiện tồn thông thường Trong giới hạn nồng độ, nhiệt độ áp suất bình thường, hệ hệ dị thể không bền vững nhiệt động học Tuy nhiên, có hệ điều kiện dung dịch thật cịn điều kiện khác sol hay gel có tất trạng thái trung gian hệ 𝐷𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ 𝑡ℎậ𝑡 ⇋ 𝑠𝑜𝑙 ⇋ 𝑔𝑒𝑙 Hệ gọi hệ bán keo (dd nước xà phòng, ta-nanh số phẩm màu) Muốn hệ chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác cần thay đổi nồng độ tướng phân tán, nhiệt độ, pH thêm chất điện ly - Ở dung dịch thật hệ đồng thể chứa phân tử ion - Ở trạng thái sol hệ dị thể chứa mixen Mixen tập hợp vô số phân tử, phần lớn phân tử loại điều kiện định, chuyển từ phân tử vào mixen không xảy hoàn toàn, hệ tồn số phân tử tướng phân tán Mixen tồn lâu dài hệ chuyển dang trạng thái khác mixen khơng cịn ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI XÀ PHÒNG: Định nghĩa: a Nghĩa hẹp: muối mono acid béo có phân tử tương đối lớn từ 10 đến 20 nguyên tử carbon phân tử có tính hoạt động bề mặt có nhiều tính chất kỹ thuật quan trọng (tác dụng tẩy rửa, ) b Nghĩa rộng: từ nghĩa hẹp ta gọi tất chất có khả tẩy rửa xà phòng Cấu tạo phân loại: Phân tử xà phòng cấu tạo phần: Phần ưu nước (phân cực) Phần kỵ nước (không phân cực) Â Là nhóm carboxyl (−𝐶𝑂𝑂 ), sulfat Là mạch parafin thẳng nhánh (R), vòng benzen Naptalen với gốc (−𝑂𝑆𝑂3Â ), sulfonat (−𝑆𝑂3Â ), nhóm chứa Nito nhóm −𝐶𝐻2 − 𝑂 − 𝐶𝐻2 − Alkyl Phần ưu nước nằm đầu kèm theo nhóm −𝑂𝐻 đầu, phân tử II Theo cấu tạo phân tử, xà phòng chia thành nhóm: a Xà phịng hoạt tính anion: Phân tử có vài nhóm chức Khi hịa tan nước nhóm chức có khả phân ly thành cation kim loại anion hữu cơ, định tính hịa tan xà phịng 𝐶17 𝐻35 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎: 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑎𝑡 − 𝑛𝑎𝑡𝑟𝑖 𝐶𝑛 𝐻2𝑛+1 𝐶6 𝐻4 𝑆𝑂3 𝑀: 𝑎𝑙𝑘𝑦𝑙𝑎𝑟𝑦𝑙 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑜𝑛𝑎𝑡 𝐶𝑛 𝐻2𝑛+1 𝑆𝑂3 𝑀: 𝑎𝑙𝑘𝑦𝑙 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑜𝑛𝑎𝑡 Với M cation hóa trị b Xà phịng hoạt tính cation: Phân tử có vài nhóm chức Khi hịa tan nước nhóm chức có khả phân ly thành cation hữu anion vô cơ, định tính hịa tan tính chất khác 𝐶18 𝐻37 𝑁𝐻3+ 𝐶𝑙− : 𝑜𝑐𝑡𝑎𝑑𝑒𝑥𝑦𝑙𝑎𝑚𝑜𝑛𝑖𝑢𝑚 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟 𝐶16 𝐻33 𝑁 + 𝐶𝑙 − : 𝑐𝑒𝑡𝑦𝑙𝑝𝑖𝑟𝑖𝑑𝑖𝑛𝑖𝑢𝑚 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟 𝐶16 𝐻33 (𝐶𝐻3 )3 𝑁 + 𝐶𝑙: 𝑐𝑒𝑡𝑦𝑙𝑡𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑦𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑛𝑖𝑢𝑚 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟 c Xà phòng lưỡng tính: Các nhóm chức tùy thuộc vào pH mơi trường, nước phân ly thành anion hay cation, mơi trường acid, chúng có hoạt tính cation, mơi baz có hoạt tính anion 𝐶12 𝐻25 − 𝑁𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑂𝑂𝐻: 𝑙𝑎𝑢𝑟𝑦 − 𝛽 − 𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜 − 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑜𝑛𝑖𝑐 − 𝑐𝑖𝑑 d Xà phịng khơng ion: Các chất nước không tạo thành ion 𝐶𝑛 𝐻2𝑛+1 (𝑂𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 )𝑛 𝑂𝐻 III CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA XÀ PHỊNG: Tính hịa tan nước: phụ thuộc vào yếu tố: - Bản chất vị trí nhóm ưa nước - Chiều dài mạch hidrocarbon - Nhiệt độ - Bản chất cation kim loại Xà phòng anion tồn dung dịch dạng phân tử khơng ion hóa (𝑅𝐶𝑂𝑂𝑀), ion (𝑅𝐶𝑂𝑂− 𝑀+ ), acid béo (𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻), dạng tập hợp (𝑥𝑅𝐶𝑂𝑂𝑀 𝑦𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑧𝑅𝐶𝑂𝑂− 𝑀+ ) M kim loại kiềm tính hịa tan nước RCOOM tốt M có hóa trị cao Tính hoạt động bề mặt Nước có sức căng bề mặt lớn, hòa tan xà phòng SCBM nước giảm bề mặt phân cách nước – khơng khí thay bề mặt hidrocarbon – khơng khí Lúc này, nồng độ xà phịng bề mặt lớn thể tích dd (xà phòng hấp thụ dương) Một lớp hấp thụ định hướng hình thành bè mặt: - Nhóm phân cực ưa nước quay vào nước - Phần hidrocarbon kỵ nước quay ngồi Xà phịng chất có tính hoạt động bề mặt chất nhóm phân cực chiều dài mạch hidrocarbon định Còn làm giảm sức căng bề mặt tướng (lỏng/lỏng lỏng/rắn): 𝜎𝐴𝐵 = 𝜎𝐴 − 𝜎𝐵 Khả thấm ướt: Rất quan trọng trình tẩy rửa Bề mặt ưu nước thấm nước tốt: thủy tinh, silicat, acid, … Bề mặt kỵ nước thấm nước kém: parafin, dầu mỡ, … Các loại vải sợi thấm ướt dễ dàng nước lại khó thấm vào bên vải sợi SCBM nước lớn, vải sợi bị giây bẩn dầu mỡ - Pt thấm ướt: 𝛿𝑅𝐾 = 𝛿𝑅𝐿 + 𝛿𝐿𝐾 𝑐𝑜𝑠𝜃 Khả nhũ hóa - Xà phịng làm giảm SCBM tướng D/N (nhũ tương) mà làm cho nhũ háo xảy dễ dàng sau ổn định nhũ tương - Trong trình tẩy rửa, chất bẩn dầu mỡ tách khỏi sợi vải giữ chúng dung dịch cách nhũ hóa xà phòng Khả tạo bọt: - Bọt hệ không bền vững - Sự tạo bọt kèm theo tăng bề mặt phân cách L-K lớn, tạo bọt xảy SCBM nhỏ - Nước tinh khiết khơng có bọt mà có nước chứa chất HĐBM tạo bọt - Trong q trình tẩy rửa bọt góp phần việc tách giữ chất bẩn nước giặt Khả tạo mixen: - Trong dd xà phòng tồn dạng ion phân tử mixen (phân tử ply không ply) - Tăng nồng độ dd đến mức gọi nồng độ tới hạn Mixen (NTM) - Các mixen ban đầu dạng hình cầu, nồng độ nhỏ, điện ly dễ - Mixen xà phòng khoảng 50 phân tử xà phòng, 𝑚𝑡𝑏 mixen từ 12000 đến 22000 - Khi nồng độ dd cao hơn, kích thước mixen tăng lên, mixen có cấu tạo mixen + dd đậm đặc, chứa mixen cầu + dd đậm đặc, chứa mixen có kích thước vơ lớn, phát triển theo hướng, nồng độ cao, điện ly khó Các yếu tố ảnh hưởng đến giảm NTM khi: trọng lượng phân tử xà phòng tăng, nhiệt độ giảm, thêm chất điện ly vào hệ Khả hòa tan keo: Nhiều chất hữu khơng tan nước, lại có khả tan dd xà phòng đậm đặc tạo thành dd gần suốt, đặc trưng cho tính cân nhiệt động Khả hịa tan keo phụ thuộc: - Trọng lượng phân tử xà phòng - Nồng độ dd xà phòng - Sự diện chất điện ly - Trọng lượng phân tử chất hữu - Khả tẩy rửa: Khả tẩy rửa tổng hợp tính chất đặc trung xà phòng khả thấm ướt, khả nhũ hóa, …Liên quan đến nhiều yếu tố: - Khi có mặt xà phịng nước sức căng bề mặt dd giảm, làm tăng tính thấm ướt vải sợi chất lỏng tẩy rửa - Các phân tử xà phòng hấp thụ lên bề mặt vải sợi hạt chất bẩn rắn hay lỏng tạo nên lớp hấp phụ hidrat hóa, làm xuất áp suất chẻ dễ tách hạt bẩn khỏi bề mặt vải sợi - Các màng hấp thụ bề mặt hạt bẩn làm cho hạt có độ bền vững tập hợp cao ngăn chúng liên kết trở lại vào bề mặt vải sợi chỗ khác - dd xà phòng dễ tạo bọt (chất bẩn tách vào bọt) IV TA-NANH VÀ CÁC PHẨM MÀU: - Hầu hết thuộc da (ta-nanh) chất bán keo - Chúng dẫn xuất phenol có nhiều nhân benzen carbonxyl - Trong dd ta-nanh, mixen tạo thành lực hút phần hidricarbon tạo thành liên kết hidro - Trọng lượng phân tử mixen ta-nanh khoảng 20.000 chứa 10-20 phân tử tananh - Phẩm tổng hợp: benzo đỏ, xanh đen, … - Nhóm phân cực: carboxyl, phenol, sulfo, amoni, … - Trong dd nước chúng hệ bán keo, rượu dd thật ... θlà chu kì bán keo tụ → ∑v=