Giáo trình hóa keo phần 1 nguyễn tuyên

NGUYẺN TUYÊN (Chủ biên) NGUYÊN THỊ VƯƠNG HOÀN (Đồng chủ biên), NGUN PHI HÙNG GIẢO TRÌNH HĨA KEO {T ài liệu dùng cho sinh viên ngành H óa học, Sinh - K ỹ thuật nông n g h iệp , ) j Í Í : ! v;Ũvsn ỊliillNẽTÌỊlllBỢCLilU C ir; NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT LỜI NĨI ĐÀU Giáo ữình Hóa keo biên soạn dựa theo chương trinh đào tạo mơn Hóa keo - Hóa lý Cao phàn từ bán bậc đại học Ngồi mục đích làm tài liệu học tập cho sinh viên đại học ngành cử nhân, kỹ sư Hóa học, Sinh - Kỹ thuật nơng nshiệp Mịi trườna, giáo trình cịn làm tài liệu tham khảo cho học viên cao học Hóa học ngành khác có liên quan Nội dung Giáo trình Hóa keo gồm chưomg: - Chương I: Nhĩmg đặc tinh chung cùa hệ keo Phương pháp điểu chế tinh chê - Chương 2: Hiện íượnz bề mặt hấp phụ - Chương 3: Tính chát cũa hệ keo - Chương 4: Độ keo tụ cùa hệ keo - Chương 5: Nhũ tưcmg - Chương 6: Hợp chất cao phán từ dung dịch cùa hợp chất cao phân tử Giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến địng nghiệp, bạn siiứi viên, học viên đê tài liệu ngày hoàn chinh Xin chân thành cảm ơn! Nhóm tác giả MỤC LỤC Lịi nói đầu Chương NHỬNG ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA HỆ KEQ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ TINH CHẾ 1.1 Khái niệm chung hệ keo Đối tượng nghiên cứu lịch sử phát triển cùa hóa keo 1.2 Phàn loại hệ phân tá n 10 1.3 Điều chế tinh chế dung dịch keo 16 1.4 Ý nghĩa thực tiễn hóa keo 26 Câu h ò i 28 Bài tập 29 Tài liệu tham khảo 29 Chương HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT VÀ s ự HẤP PHỤ 2.1 Khái niệm lượng tự bề mặt sức bề m ặ t 30 2.2 Hiện tưọng mao quản 36 2.3 Sự hấp phụ tính chất cùa lớp hấp p h ụ 39 2.4 Sự hấp phụ giới hạn lịng - khí (dung dịch - khí) - phưcmg trinh Gibbs r 42 2.5 Sự hâp phụ bề mặt vật ran 51 2.6 Các thuyết hấp ph ụ 60 2.7 Ý nghĩa ứng dụng thực tế cùa hấp phụ 68 Câu h ỏ i 69 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Bài tập 70 Tài liệu tham khảo 72 ChưoTig TÍNH CHẮT CỦA HỆ KEO 3.1 Tính chất độns học phàn tử .73 3.2 Tính chất quans học 79 3.3 Tính chất điện hệ keo 82 Càu h ỏi 93 Tài liệu tham khảo 94 ChưoTig Đ ộ BỀN V.À S ự KEO TỤ CỦA HẸ KEO 4.1 Khái niệm độ b ề n 95 4.2 Sự keo tụ chất điện 2Ìải Quy tắc Schulze - Hardi 98 4.3 Các thuyết keo tụ bans chất điện giải 100 4.4 Tính chất học, cấu trúc hệ keo tụ 103 4.5 Động học cùa keo tụ 105 Câu h ỏ i 107 Tài liệu tham khảo 107 Chương NHỮ TƯONG 5.1 Khái niệm, đặc điêm \ phân loại nhũ tương 108 5.2 Điều chế nhũ tưcmg 109 5.3 Độ bền tập hợp nhũ tươna Bản chất chất nhũ hóa 113 5.4 Sự phá hùy nhũ tươna 117 5.5 Quá trinh chuyển tướne cũa nhũ tương 118 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn Câu h ó i 119 Tài liệu tham khảo 119 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chương HỢP CHÁT CAO PHÂN TỪ VÀ DUNG DỊCH CỦA HỢP CHÁT CAO PHÂN TỪ 6.1 Một số khái niệm hợp chất cao phân t 120 6.2 Cấu tạo phân tử tính chất hợp chất cao phân từ .123 6.3 Những trạng thái hợp chất cao phân tử 126 6.4 Sự trương hợp chất cao phân tử 129 6.5 Nhiệt động học hòa tan hợp chất cao phân tử 133 6.6 Dung dịch hợp chất cao phân từ 139 6.7 Phá vỡ độ bền dung dịch hợp chất cao phân tử 146 Câu h ỏ i 154 Tài liệu tham khảo 154 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Chương NHÚNG ĐẬC TÍNH CHUNG CỦA HỆ KEO PHUƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ TINH CHẾ 1.1 Khái niệm chung hệ keo Đối tưọng nghiên cứu lịch sử phát triển hóa keo Trontỉ aiáo trình hóa lý chúna ta ntihiên cứu hệ chât khí, hệ chàt lóns duns dịch trons vật chàt tồn dạng phân từ ion Nsoài ưons tự nhiên, trons sons, khoa học kỹ thuật sặp ràt nhiều hệ ví dụ nhu khói bụi mây, sưoTig mù, đất sét nhão để làm nsói, đồ gốm, protein, máu thể người động vật, y dược ta có số thuốc ỡ dạns hỗn dịch, nhũ tương, số dạng bột, kem , trons hệ vật chất tồn trạng thái tập hợp bao gồm hạt có kích thước lớn kích thước phân từ ion Tất hệ \ịra nẻu có nhữns tính chất khác với tính chất cùa phân từ ion mà ta xét có tên gọi chung hệ keo hay hệ phân tán Xgồi ra, chúng cịn có nhữns tính chất đặc trưng khác mà ta cần phải nshiên cứu Vậy hệ phân tán gi? Đó hệ chất phân tán vào chất khác Chất phân tán nhò gọi chất phân tán hav pha phân tán, môi trường chứa chất phàn tán gọi môi trường phân tán Nsoài hầu hết hệ keo muốn hệ bền vững cần có chất thứ ba gọi chất ơn hóa Như hệ phân tán hệ dị thê đa pha, có pha Trong hệ phân tán, tù>' theo kích thước hạt chất phàn tán mà người ta chia hệ phân tán làm hai loại: hệ phân tán có độ phân tán cao hệ phản tán thơ Hệ phân tán có độ phân tán cao (hệ keo), kích thước hạt cúa Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an chat pliàn tán nằm khoảng từ 10'^ - 10'^ cm, tức khoảng từ - 0 m |U Hệ phân tán thơ, kích thước hạt chất phân tán lớn hom 10'^ cm Như vậy, đối tượng nghiên hóa keo hệ phân tán, \ ật chất trạng thái phân tán cao tới kích thước hạt nằm giới hạn 10'^- 10'^ cm Con người gặp sử dụng hệ keo từ lâu việc nghiên cứu hệ tiến hành cách khơng lâu vi hệ keo có ý nghĩa lớn khoa học kĩ thuật nên lôi ý nhiều nhà nghiên cứu nhiều lĩnh vực Chính Mendeleev (1871) cho ràng: “Những vấn đề hóa keo cần xem tiên tiến càn phát triển mạnh mẽ có ý nghĩa lớn lao lĩnh vực lý học, hóa học" ơng nêu lên quan niệm trạng thái keo vật chất Những khái niệm hệ keo thể cịng trìiứi nghiên cứu khoa học Aristotle Berzelius năm 1845 sau Semi đưa khái niệm dung dịch thật dung dịch già Chính Semi xem dung dịch giả hệ phân tán cùa chất rắn môi trường lịng Khi nghiên cứu dung dịch này, ơng lứiận thấy chúng có tính chất khác dung dịch thật, hạt phân tán khơng qua màng bán thẩm; tốc độ khuếch tán chậm Năm 1789 Louis khám phá tượng hấp phụ bề mặt than hoạt tính, năm 1809 nhà bác học người Nga, Reyes mô tả tượng điện di tượng điện thẩm thấu Đầu năm 1861 Grammy người đưa khái chất keo người đặt móng cho hóa keo Grammy nêu số phưcmg pháp điều chế tinh chế dung dịch keo Khi nghiên cứu Grammy chia vật chất làm hai loại Một loại gồm chất hòa tan cho ta dung dịch thật gọi chất kết tinh, ví dụ NaCl, HCl, MgS04 Một loại chất khác hòa tan tạo thành dung dịch dính nliư hồ, khơng lọc qua màne bán thấm, ông gọi chất chất keo , ví dụ albumin, aelatin, AI2O3 Cách phân chia vật chất thành hai loại ông sau không dược chấp nhận () Nga người đặt móng đẩu tiên cho hóa keo Boxop (1869) Trong tác phấm co đicn cúa tính chất cấu tạo Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Ip = Io.K 2\ cv' y ri| + 2nj J ,sin^ a (14) trone đó: K- hang so; III 112- chiet suat pha phân tán môi trường phân tán; C- nồng độ hạt; V- thể tích hạt; bước sóng ánh sáng tới; Iq- cường độ cùa ánh sáng tới; Ip- cường độ ánh sáng phân tán Từ phưong trinh Rayleigh rút số kết luận: Cường độ ánh sáng phân tán tỷ lệ thuận với nồng độ hạt dung dịch keo Do dùng phưong trinh để xác định nồng độ pha phân tán Cường độ ánh sáng pha phân tán tỷ lệ thuận với bình phương thể tích hạt, dùng phương trình để xác định kích thước hạt Cường độ ánh sáng pha phân tán tỷ lệ nghịch với Ằ‘* ánh sáng bị phân tán phần lớn ánh sáng có bước sóng ngan Điều cho phép ta giải thích khác màu sắc bầu trời khoảng thời gian khác ngày giải thích màu xanh nước biển Bi sáng buổi chiều bầu trời có màu đỏ hay màu da cam ánh sáng đập vào mát ta ánh sáng có bước sóng dài xuyên qua lóp khí qun, cịn ban trưa bầu trời lại có màu xanh lóp khí trái đất phân tán ánh sáng có bước sóng ngắn ĩ 2.2 Sự hấp thụ ánh sáng Khi chiếu chùm ánh sáng vào dung dịch keo, phần ánh sáng bị hấp thụ cưcmg độ ánh sáng xuyên qua nhỏ cường độ ánh sáng tới Sự hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật Lambert - Beer: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn -ecd I = lo.e“ (15) C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an ữong đó: I- cường độ ánh sáns qua dung dịch; lo- cường độ ánh sáng tới; e - hệ số hấp thụ; c - nồng độ chất hấp thụ (mol/1); d - độ dày lớp dunc dịch Phưcrns trình biều diễn phụ thuộc cùa cường độ ánh sáng hấp thụ vào cưÒTiỊ: dộ ánh sánu tới độ dà> cua lớp chat lòng nồng dộ chất tan Từ phưonc trình có thè rút ra: —c - e Cd (16) Sau k-hi là> loearit phưonc trinh Lambert - Beer, ta có: In = -eCd (17) In Gia trị In — eọi mật dộ quanu học Còn biểu thức: Iq L -1 = - e~^'^ gọi độ hàp thụ tương đôi dung dịch \ \ I lo \ \ Hinh 3.5 Sự hàp thu ành sáng dung dịch ưong đó: lo - cường độ ánh sáng tới; I- cưcmg độ ánh sáng hâp thụ; d- độ dày cuvet Hệ số hấp thụ mol E lả đại lượng không đồi dặc trưng cho Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn chất Khi c =1, d =1 thi E= In — Nếu dung dịch không hấp thụ ánh C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an sáng E = lo = I, có nghĩa cuờng độ ánh sáng xuyên qua bàng cường độ ánh sáng tới Định luật Lamben - Beer thiết lập cho dung dịch thật có thề áp dụng cho dung dịch keo có nồng độ lỗng độ phân tán cao 3.3 Tính chất điện hệ keo 3.3.1 Cấu tạo hạt keo Thực nghiệm chứng tò ràng, bề mặt hạt keo ln mang điện tích Chinh nhờ tính chất mà hạt keo bền vững, hạn chế va chạm có hiệu hạt keo đê tạo thành cụm hạt lớn hom, rôi keo tụ Cấu tạo hạt keo Nhân Nhân mixel Granul Mixel keo Cấu tạo cùa mixel bao gồm: Nhân có cấu trúc tinh thê không tan môi trường phân tán tạo nên từ tô họp nhiêu phân từ hay nguyên tư (1) Trên bê mặt nhân, sô ion dung dịch (trong môi trường phân tán) bị hấp phụ theo quy tẳc hấp phụ chọn lọc ưu tiên hâp phụ dôi \'ới hợp phần tương tự \'ó'i hạt keo Các ion gọi ion tạo thê Nhàn \ ion tạo gọi nhân mixel (2) Đê trung hịa điện tích nhân mixel phai tương tác hút \-ới ion đôi dâu Trong số ion dối dấu nàm lớp hấp phụ với nhân mixel tạo thành Granul (3) () dây chúng la cần lưu ý ion đối dâu năm lóp hấp phụ vi chịu tác dụng cùa lực hút lớn nên giữ chặt cịn lóp Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an ion đôi dấu lớp khuếch tán linh động hơn, tồn Granul lóp khuếch tán tạo thành mixel keo (4) Nhu vậy, mixel keo đơn vị câu ttúc trung hịa điện tích Ví dụ cấu tạo keo Agl tạo thành thục phản ứng; AgNŨ3 + KI -> A gU + KNO3 Agl sè kết tủa dạng hạt keo Neu dung dịch thừa KI, cấu tạo hạt keo àm Agl dung dịch có thề biểu diễn hình vẽ; K" {(iu.4gr),ur (n-xlK*}*' ,xK* nhàn nhàn mixel K" Granul Mixel 3 > Lớp điện tích kép Thế điện động Dzeta yguyên nhãn hình thành lớp điện tích kép Cơ sờ đề giãi thích bàn chất tượng điện động học tồn lớp điện tích kép Sự hình thành lớp điện tích kép nhiều ngun nhân: Sự tạo thành lóp điện tích kép hấp phụ chọn lọc ion chất điện giải có mặt dung dịch Ví dụ tạo thành lóp điện tích kép bề mặt tinh thể Agl điều kiện có thừa Kl Trong trường hợp r bị hấp phụ bề mặt tinh thể Agl (theo quy tắc, hấp phụ ion có tham gia xây dựng mạng lưới tinh thề nhân hạt keo đồng dạng với nó) Khi bề mặt tinh thề Agl tích điện âm lon r ion tạo Dấu điện tích cùa hạt keo ion tạo xác định Còn ion K^ ion đối dấu kéo vê gần bê mặt phân cách tác dụng cùa lực hút Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an tĩnh điện để trung hòa điện tích hạt Như hình thành lớp điện tích kép cùa hạt keo Sự tạo thành lófp điện tích kép q trình phân ly (ion hóa), ví d tạo thành lớp điện tích kép bề mặt tirứi thể oxit silic SÌO2, phân từ SÌO2 bề mặt tác dụng với mơi trường phân tán (nước) tạo thành axit H2SÌO3 phân ly: H2SÌO3 SiOj^ 2H* lon Si03^‘ bị giữ lại bề mặt làm ion tạo hiệu, lúc hạt nhân keo mane điện tích âm Các ion tồn dung dịch gần bề mặt tạo thành lớp điện tích kép Trưịng họp chất lưỡng tính axit amin, phân ly theo hưóng hay hướng khác phụ thuộc vào pH môi trường Ví dụ: NH,-R-COO pH Theo quan điểm Stern Thuyết thứ ba cấu tạo lớp điện kép thuyết Stem Thuyêt đề xuất từ năm 1924 Stem kết hợp hai thuyết lại eià thuyết mà nhận thấy Khi nêu giả thuyết này, Stem dựa hai sở sau: - Những ion có kích thước idiất định tâm khơng thể nằm gần bề mặt với khoảng cách nhỏ bán kính ion - Ngồi lực hút tĩnh điện cịn có lực hút phân tử (lực hấp phụ) Theo Stern, cấu tạo cùa lớp điện tích kép gồm hai phần: phần hấp phụ phần khuếch tán Trong phần hấp phụ gồm có số lớp ion ion đối dấu tập trung bề mặt tác dụng điện trường lực hấp phụ tạo thành Trong lớp này, ion đối dấu giữ lại gần bề mặt cách bề mặt khoảng -2 kích thước ion chúng tạo thành tụ điện phẳng giống thuyết Helmholtz - Peren người ta gọi lớp lớp Helmholtz, đây, điện biến đổi theo đường thẳng dốc Còn ion đối dấu khác phân bố nhiệt tạo thàiứi lóp khuêch tán Sự phân bố cùa ion đối dấu lóp giống phân bơ thuyết cùa Gouy - Chapman, nên cịn gọi lóp Gouy điện giảm từ từ (hình vẽ) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Nhir vậv, đặc trưng cho toàn lớp điện kép điện thê qbao gôm giảm thể lớp khuếch tán Ọ5và giám ứiế lóp hấp phụ ( 9o “ ^ )■ Thế điện động Dzeta ( ị ) Từ kết quà nahièn cứu trên, nhận thấy rằng, cấu tạo cùa lớp điện tích kép gồm có phần: lóp háp phụ lóp khuếch tán Be mặt phàn cách lóp gọi be mật ưưcỊTt Trong điện động học, tượng xày cỏ irưọt cùa lóp lóp bề mặt trượt có điện động - gọi thé điện động học Dzeta ( ị ) đày, chủng ta cần phàn biệt khác điện động Dzeta (4 ) nhiệt động học q)p Thé rứiiệt động học thé xuất bề mặt cùa hạt pha rắn pha lóng, đặc trưng cho tồn lớp điện kép điện động Dzeta chi đặc trưng cho phan lớp điện tích kép Đó phần khuêch tán giá trị cùa lớn hay nhó phụ thuộc vào lớp khuếch tán dày hay mỏng mặt độ điện tích lớp khuếch tán Khi nghiên cứu sâu điện động ta thấy ràng bề mặt trượt không nầm ưên lớp hấp phụ mà nàm cách lớp hấp phụ khoảng nhỏ Thế điện động véu tố quan trọng, định độ bền hạt keo (của hệ keo) Nếu giá trị cúa lớn có nghĩa lớp khuếch tán dàv lóp bào \ ệ hạt keo tốt hạt keo hệ keo bền \ãrng Có nhiều yếu tố ành hường đến giá trị cùa chất điện giải, thay đôi pH, nồng độ, nhiệt độ,., > Anh hưởng chất điện giải trơ Đó chất điện giải khơng có tham gia xây dựng mạng lưới tinh thê cùa hạt keo Trong thực tế người ta dùng chất điện giãi loại đê làm keo tụ hệ keo hệ keo Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Khi thêm chất điện giải loại vào nhiệt động học cpo không bị thay đổi; ion chất điện giải có tác dụng nén lớp điện kép, cụ thê là, nén lóp khuếch tán lại kết điện động ị giảm > Ảnh hưởng chất điện giải không trơ Chất điện giải không trơ chất điện giải có ion tham gia vào việc xây dựng mạng lưới tinh thể nhân hạt keo - ion tạo hiệu Khi thêm chất điện giải loại vào dung dịch keo, ta thấy có hai tượng sau xảy ra: - Đầu tiên nồng chất điện giải thấp, ion tham gia xây dựng mạng lưới tinh thể tiếp tục hoàn thiện mạng lưới tinh thể nhân hạt keo, tương ứng với trình nhiệt động học (p„ tăng - Khi trình xây dựng mạng lưới tinh thể hoàn thiện, nồng độ chất điện giải tăng ion chất điện giải nén lớp điện kép giàm điện động ị Khi nghiên cứu ảnh hưởng chất điện giải đến giá trị nhiệt động học điện động học, người ta thấy tác dụng chất điện giải phụ thuộc vào: - Điện tích cùa hạt keo - Hóa trị ion Những ion có hóa trị lớn khả làm giảm điện động ị mạnh Những ion có hóa trị cao Al^"^, Fe^”^, Th'*'^ khơng có khả làm giảm điện động ^ manh mà cịn có khả gây tượng tạo lóp điện tích Đó tượng ion có hóa trị cao, có độ phân cực lớn, hấp phụ cao, có tương tác điện mạnh dễ bị kéo vào lớp Stem với lượng lón đến mức khơng đủ để tmng hịa tồn điện tích bề mặt mà cịn tạo lượng điện tích nhiều Trong trường họp bề mặt hạt keo tích điện ngược dấu điện động ị ngược dấu với nhiệt động học (Po Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an ^ Ảnh hưởng pH Độ pH có ành hưởng lớn đến điện động ị khả hấp phụ ion OH' cao (ion có bán kính nhỏ, cịn ion OH' có momen phân cực lớn) Đặc bìẹt chất phân tán lưỡng tính A1(0 H)3 Fe(OH)3 pH mỏi ưường có ảnh hưởng lớn khơng đèn điện động ị mà the nhiệt động học (Pg Thực vậy, tùy thuộc vào độ pH mơi ưường mà có phân ly khác nhau, điện tích hạt keo có giá ưị \ dấu khác Ví dụ dung dịch keo Al(OH)3, mơi trường axit phân ly theo kiểu: A 1(0 H)3 AHOHT' + O H ' đày ion tạo Al(OH)2* ion dối dấu OH' Trong môi trường bazơ thi phàn Iv theo kiểu; H3AIO3 H;.A103‘ + H" ưong trường hợp ion định H2A103' ion đối dấu H^ > Anh hưởng nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng chuyên động nhiệt ion tăng nên phần khuếch tán lớp điện kép tăng, điện động tăng Đồng thòi, nhiệt độ tăng, khử hảp phụ ion tạo xảy điện động Ị nhiệt động học (Po giảm Khi nhiệt độ giảm tượng xảy ngược lại > Ảnh hưởng chất cùa môi trường phân tản Như nêu trên, tượng điện động tồn lóp điện tích kép thẻ rât rõ hệ mà mỏi trường phân tán chất lỏng phân cực Độ phân cục môi trường bé, điện động ^ nhỏ Những phưong pháp xác định điện động Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đối với hệ keo, giá trị điện động ^ có ý nghĩa lớn qua đánh giá độ bền hệ Biết điện động, người ta tính điện tích bề mặt hạt keo Chúng ta dùng nhiều phưcmg pháp khác để xác định thê Dzeta: dựa vào tượng điện di, tượng điện thẩm thấu, dùng hiên vi điện từ, đếm số hạt di chuyển đây, ý hai phưomg pháp hay dùng phưcmg pháp dựa vào tượng điện di tượng điện thẩm thấu Nguyên tắc phương pháp điện di đo tốc độ chuyển dịch giới hạn phân cách dung dịch keo dung dịch phụ Neu gọi u tốc độ điện di, ta tính Dzeta theo cơng thức sau; 4.n.r|.u e.H (18) đó: H = (E/ f ).300^, tính von người ta phải nhân với 300; q - độ nhót mơi trưịng; E- hàng số điện môi; H- gradien thế; E- hiệu; t - khoảng cách hai điện cục Nguyên tắc phương pháp dựa vào tượng điện thẩm thấu đo thê tích cùa mơi trường phân tán chảy qua màng xốp Phương trình để tính Dzeta là: 4= 4.7i.ri.'Y.V _ 8.1 đó: X' độ dẫn điện riêng; V- thể tích; I- cưịng độ dịng điện Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn (19) C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 3.3.3 Các tượng điện động học Năm 1809 Reyes phát thấy hạt keo mang điện tích Thí nghiệm Reyss sau: Thi nghiệm 1: Trong chậu B đựng đất sét nhão, phía có cắm ống thủy tinh thủng đáy, cho nước \’ào ưong ông ây, mực nước ống bàng Đạt vào thủy tinli điện cực bàng kim loại, cho dịng điện khơng địi (một chiều) chạ> qua Sau thời gian, Reyes thấy ông cực dưcmg (anòt) nước bị \'àn dục ống ống cực âm (catơt) nước \ ẫn ưong suốt (hình 3.7) □ Hình 3.7a Sơ đồ thí nghiệm điện Hình 3.7b Sơ đổ giải thích tượng điện di: 1- hạt keo đất sét: 2- lớp ion tạo thế: 3- lớp lon đối dấu NTiư vậy, ta thấy ràng hạt đất sét mang điện tích âm di chuyển vẻ phía điện cực dương Những nghiên cứu cho thấy ràng, hạt phản tán di chuyên điện trường với tôc độ xác định (không đồi) Tốc độ nàv lớn hiệu cao hăng số điện mơi lớn độ nhớt cua mịi trường nhò Hiện tượng nàv gọi tượng điện chuyền hay điện di Vậy tượng điện di tượng di chuyền hạt mang điện điện trường Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Thí nghiệm 2: Cho hạt thạch anh nghiền nhỏ vào đoạn ống hình chữ u để tạo thành màng giống màng xốp Đô nước vào ống, mực nước bên bàng Đặt điện cực vào đâu màng xốp, cho dòng điện chiều chạy qua (hình 3.8) Sau thịi gian ta thấy nước qua màng xốp, lượng nước qua xác định qua dịch chuyển ngấn nước Mtrong mao quản c r + + + + + + + + + -± _ Hình 3.8 Sơ đồ thí nghiệm điện thẩm Hình 3.9 Sơ giải thích tượng điện thẩm Lượng nước di chuyển qua màng xốp tỷ lệ thuận với hiệu với hàng số điện môi tỷ lệ nghịch với độ nhớt môi trường sau, năm 1852 Videnmam làm thí nghiệm xác địiứi thêm ràng lượng nước chuyển qua màng xốp tỷ lệ với cường độ dịng điện khơng phụ thuộc vào tiết diện độ dày cùa màng xốp, tượng gọi tượng điện thẩm thấu Có thể giải thích tượng điện thẩm sau: Già thiết thành mao quàn cấu tạo nên màng xốp tích điện âm, trường hợp ion đối dấu tạo thành lớp điện kép ion dưong Khi đặt điện trường dọc theo trục cùa mao quàn xuất lực kéo ion dương phía cực âm ion lơi phân tử nước theo Ngồi hai tượng ta thấy có thêm hai tượng khác ngược với hai tượng Đó tượng xuất chảy sa lắng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn Năm 1878, Dor làm thí nghiệm: cho hạt lắng xuống chất lỏng, ví dụ hạt cát lắng xuống nước chẳng hạn xuất C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an hiệu hai điện cực Hiện tượng ngược với tượng điện di s ọ i hiệu ứng Dor sa lăng Nãm 1859, Quynk quan sát thấy tượng cho dịng nước chả> qua màno xốp, phía ưước \'à sau màng xốp có gắn điện cực aiữa điện c Ị t c xuất hiệu Thế gọi chảy Tàt bốn tượns ưèn dược eọi tưọng điện động học Nsuyèn nhàn cùa nhữna tượne điện động học có tồn điện tích khác dấu chất phàn tán cúa mơi trường phân tán Điều găn liên với tịn lóp diện tích kép ưèn bề mặt phân cách pha CÂU HỎI Mò tã tượng ciải thích linh chất động học phân tử dung dịch keo? .Áp suất thẩm thấu gi? Áp suất thẩm thấu dung dịch keo có đặc đièm gì? Độ nhớt gì? Đon \ \ độ nhớt? Giai thích tượng phân tán ánh sáng dung dịch keo ú n g dụng cúa việc đo cường độ ánh sáng khuẽch tán? Trinh bày lý thuyết \ề hình thành lớp điện tích kép Giải thích nguvên nhân cùa hình thành lớp điện tích kép? Đặc điếm cấu tạo lóp điện tích kép theo thuyết Helmholtz thuyết Gouy - Chapman? Nguvên nhân xuât thê điện động Dzeta (^) cùa hạt keo Anh hướng cua yêu tò đẻn thê điện động? Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn Cách xác định điện động Dzeta (t) ? Giai thích tượng điện di điện thẩm thấu? C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn