Colloid chemistry chapter 9 stability

HÓA KEO Chương – SỰ BỀN VỮNG HỆ KEO TS Ngô Thanh An Lực đẩy bề mặt tương tác Lực đẩy bề mặt tương tác: • Có cân lực, là: áp suất thẩm thấu lực điện trường (electrical force) • Lực áp suất thẩm thấu theo phương x là: • Lực tương tác tĩnh điện là: • Xuất phát từ mối quan hệ lực cường độ điện trường: • Trong trường hợp ta xét khối thể tích vơ nhỏ: Lực đẩy bề mặt tương tác Phương trình cân lực viết sau: Với: (phương trình Poisson – Boltzmann) Lực đẩy bề mặt tương tác Bởi ta thu được: Vậy, ta thu phương trình: Lực đẩy bề mặt tương tác Hay dạng khác phương trình là: Điều có nghĩa là: Lực đẩy bề mặt tương tác Phương trình cho thấy, vị trí vùng xét thỏa mãn điều kiện nêu Ta nhận thấy giá trị  đạt giá trị cực tiểu vị trí trung điểm vùng xét Điều có nghĩa Như vậy, có nghĩa giá trị const Lực đẩy bề mặt tương tác Mặt khác, mật độ điện tích biểu diễn: Vậy, ta có: Tức là: Lực đẩy bề mặt tương tác Tích phân vế phương trình nêu trên: Thu kết sau: Lực đẩy bề mặt tương tác Phương trình lời giải xác, khó áp dụng Ta có, Ta thấy: phương trình Trong trường hợp  bé, Lực đẩy bề mặt tương tác Vậy, ta thu kết sau: Suy ra, Lực đẩy bề mặt tương tác Cuối cùng, thu được: Khai triển cho coshx, ta có: Đặt B: 𝑜 [ 𝐵 =64 × 𝑘𝑇 𝑐𝑖 × 𝑡𝑎𝑛h ( 𝑧𝑒 𝜑 𝑜 𝑘𝑇 )] 2 Thuyết xấp xỉ Derjaguin • Năng lượng tương tác U hai vật thể qua lớp phim mỏng, khơng phẳng, có chiều dày h(x,y) tính sau: U f hx, y dxdy Thuyết xấp xỉ Derjaguin Trong đó, f(h) lượng tương tác tự đơn vị diện tích lớp phim:  ~ ~ f (h)  h dh  h Thuyết xấp xỉ phù hợp phạm vi tác dụng lực bề mặt nhỏ nhiều so với bán kính mặt cong 2 Thuyết xấp xỉ Derjaguin • Đối với hai hạt cầu có bán kính R1 R2, ta có: 2R1 R2 U ho   R1  R2  f h dh ho Thuyết xấp xỉ Derjaguin Định nghĩa áp suất tách (disjoining pressure) • Áp suất tách lực bề mặt đơn vị diện tích Sự tương tác bề mặt biểu diễn đại lượng áp suất tách  Áp suất tách tổng tạo thành từ nhiều tương tác khác Áp suất tách tổng biểu diễn sau: Thuyết xấp xỉ Derjaguin Trong đó: • tương tác lưỡng cực cố định lưỡng cực cảm ứng (do tương tác van der Waals) • tương tác lớp điện tích kép • tương tác phân tử lớn hấp phụ bề mặt • (tương tác hút), với AH số Hamaker, h chiều dày lớp film • (tương tác đẩy), với  thông số chắn Debye chiều dài Debye, bán kính Debye 3 Thuyết DLVO Tại lại quan tâm đến độ bền hệ keo: • Vấn đề độ bền đòi hỏi cấp thiết có tính chất định đến tồn hệ keo 3 Thuyết DLVO Bởi tồn lực hút mạnh, khoảng cách xa hạt tương tự, vậy, cần thiết phải có lực đẩy khoảng cách xa hạt để từ tạo bền vững hệ keo Sự bền vững hệ keo do: • Tạo lớp điện tích kép (còn gọi bền tĩnh điện bền điện tích) • Tạo hấp phụ gắn kết hóa học phân tử polymer hạt keo (cịn gọi bền vững khơng gian) • Có tồn polymer tự mơi trường phân tán (còn gọi bền vững depletion) 3 Thuyết DLVO THUYẾT DLVO • Thuyết DLVO (Derjaguin, Landau, Verwey, Overbeek) thuyết kết hợp lực đẩy tĩnh điện lực hút Van der Waals