CÁC HỆ PHÂN TÁN CAO doc

1 Chương 16 CÁC HỆ PHÂN TÁN CAO 2 Dung dịch keo - Trạng thái keo • 1657 : Glauber điềuchếđượcddcủa vàng dùng để chữabệnh! (Vàng tan trong nước???) • 1830 : Berzelius điềuchếđược“ddcủacáchchất không tan” như dd FeS, dd AgCl, dd H 2 SiO 3 … • NaCl dạng bộtmịn cho phân tán vào benzen thì đượcdd, bột kim loạicũng tạo đượcdd… )Thomas Graham đặttênchocácddđólà DUNG DNCH KEO ) Trong dd keo, vậtchất ở TRẠNG THÁI KEO Trạng thái keo và trạng thái kếttinhlànhững dạng tồntạikhácnhaucủavậtchất 3 Dung dịch keo rấtphổ biếntrongđờisống & nhiều ngành sảnxuất • Nông nghiệp : hạtkeotrongđấtgiúpgiữẩm, giữ chấtdinhdưỡng cho cây trồng • Dượcphẩm : cần điềuchế các loạithuốcchứa chất khó tan • Thựcphẩm : các thành phầntrongsữacần đồng đều, không kếttủa • Thuốc nhuộm, giấy ảnh : cần phân bốđều, kết dính lớncácchấthòatan • Cao su, chấtdẻo: cầnchocácchất độndạng bột • Giấy, sơn, xà bông, mựcviết, sx vậtliệu XD , … 4 • Tế bào sống luôn chứaddkeophứctạp ở dạng gel, màng tế bàolàmàngbánthấm • Máu, bạch huyết, chất nguyên sinh … là dd keo • Cơ thểđộng vật(xương, mô, cơ, bắp…) là trạng thái tạocấuthể củahệ keo Ởđâu có sự sống, ở đócóddkeo! 5 I. HÓA KEO Hóa keo là hóa họccủacácvậtthể thực Hóa keo nghiên cứuvề các hệ vi dị thể (các hệ phân tán) trên cơ sở các hiệntượng bề mặt, cũng như tính chất lý hóa chung chấtcủacác hợpchất cao phân tử và dung dịch của chúng 6 HỆ PHÂN TÁN là hệ gồm 1 môi trường liên tụcvàcáctiểuphân (các “hạt”) có kích thướcnhỏđượcphântán đồng đều trong môi trường đó. Môi trường phân tán ` Pha phân tán Ví dụ: sương mù, khói, bụi, nước xà phòng, sữa 7 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN Keo khí (sol khí) PHA PHÂN TÁNMÔI TRƯỜNG PHÂN TÁN Keo rắn, Hợpkim Nhũ tương rắn, Gel Đáxốp, Mao quảnxốp RẮN Huyềnphù, KEO (sol) Nhũ tươngBọt LỎNG Khói, BụiMù, Mây - KHÍ RẮNLỎNGKHÍ 8 ĐỘ PHÂN TÁN = 1/d Keo điểnhình 10 –5 ÷ 10 –7 Hệ phân tán CAO Khói, thể xốp 10 –4 ÷ 10 –5 Hệ phân tán TRUNG BÌNH Huyền phù Nhũ tương > 10 –4 Hệ phân tán THÔ VÍ DỤ KÍCH THƯỚC HẠT (LỖ XỐP) cm TÊN HỆ 9 TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO • Trong suốtnhư dd thực, qua giấylọcdễ dàng • Không qua được màng bán thấm • Không bền: sẽ bị kếttủanếuthêmchất điệnly hay thay đổi nhiệt độ … • Kích thướchạtcỡ trung gian, làm cho: – Bề mặtdị thể cực đại >tính chất khác biệt – Phân tán ánh sáng ª Nghiên cứusâuvề DUNG DNCH KEO 10 DUNG DNCH KEO •Môitrường phân tán: LỎNG - Pha phân tán: RẮN • KEO ƯA LỎNG : hạtkeotương tác mạnh với môi trường lỏng, tạo thành lớpvỏ solvat hóa • KEO KỴ LỎNG : hạt keo không tương tác với môi trường, không tạothànhlớpvỏ solvat hóa Ví dụ: keo Ag, keo oxyt kim loại, keo AgI … • HYDROSOL : dd keo có dung môi là nước • ALCOSOL : dd keo có dung môi là rượu [...]... QUANG HỌC CỦA HỆ KEO 14 Tính chất quang học của hệ phân tán khác với của hệ phân tử dựa vào tính chất này để khảo sát kích thước của hạt trong pha phân tán, hình dạng, cấu tạo pha phân tán • Chiếu 1 chùm sáng qua hệ keo thì ánh sáng có thể: Phản xạ : do dung dòch phân tử, hệ keo Khúc xạ : do dung dòch phân tử, hệ keo Bị nhiễu xạ : do hệ keo Truyền suốt Hiện tượng ánh sáng giúp nghiên cứu hệ keo Hiệu... trong đó có chứa các hạt phân tán với kích thước keo Hình nón Tyndall Ngun nhân: DO SỰ PHÂN TÁN ÁNH SÁNG BỞI CÁC HẠT KEO 16 17 • Khi chiếu ánh sáng qua hệ dò thể, tia sáng gặp các hạt Tùy kích thước các hạt, độ dài sóng của ánh sáng, thì: Nếu r > λ thì ánh sáng bị phản xạ trong các hệ huyền phù thô, nhũ tương, sương mù, bụi Nếu r < λ thì có ánh sáng bị nhiễu xạ → ánh sáng bò phân tán trong hệ keo có kích... ϕ0 a) các ion cùng dấu với ion tạo thế (1: keo ban đầu – 2: tăng ion tạo thế - 3: khi nhân keo hấp phụ bão hòa) b) các ion ngược dấu với ion tạo thế VI SỰ BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO 36 Tính bền vững của hệ phân tán được đặc trưng bằng sự bất biến theo thời gian của các thơng số: • Độ phân tán • Sự phân bố cân bằng của pha phân tán trong mơi trường •Tính bền vững ≠ Tính đơng tụ •Keo ưa lỏng: tự phân tán &... trường phân tán = bị sa lắng 26 Độ bền của keo • Phụ thuộc vào 2 yếu tố tác động ngược chiều nhau • Sa lắng ->kéo hạt keo xuống phía dưới • Khuếch tán -> san bằng nồng độ • Hệ keo bị sa lắng: vsa lắng > vkhuếch tán • Hệ keo cân bằng: vsa lắng = vkhuếch tán • Hệ keo bền vững: vsa lắng < vkhuếch tán 27 28 ÁP SUẤT THẨM THẤU • Số hạt trong dd keo giảm đi nhiều so với dd phân tử Π dd = CRT ν Π hệkeo =... thụ giả” : I = I 0 e −( ε + k ')Cd k’.C: hệ số hấp thụ giả do phân tán ánh sáng k’ = f(r) 19 DỤNG CỤ QUANG HỌC ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ KEO KÍNH SIÊU HIỂN VI • Q = Hồ quang • L1, L2 = hệ thống thấu kính • K = dung dịch keo • H = kính hiển vi thường 20 IV TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC CỦA HỆ KEO CHUYỂN ĐỘNG BROWN Là chuyển động khơng ngừng của các hạt pha phân tán trong hệ keo Các hạt khơng va chạm nhau khi chuyển động... độ ánh sáng phân tán Ipt sẽ phụ thuộc cường độ tia tới và tính chất của hệ keo: 2 ⎛ n − n ⎞ ν V 4 I 0 I pt = 24.π ⎜ 2 ⎟ ⎝ n + 2.n2 ⎠ λ 3 2 1 2 1 n1, n2: chiết suất pha phân tán và môi trường phân tán ν: nồng độ hạt keo 2 2 2 V: thể tích một hạt λ: độ dài sóng I0: cường độ tia tới 18 SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG Đònh luật Lambert – Beer I = I 0 e − ε Cd Trong hệ keo, ánh sáng đồng thời bò phân tán hấp thu,... chuyển động nhiệt, các phân tử dung mơi di chuyển theo các hướng khác nhau & bởi các lực khác nhau va đập với các hạt keo • Trong 1 giây có hàng nghìn cú va đập từ mọi phía -> những va đập khơng cân bằng nhau, xơ đẩy hạt keo khơng cho nó đứng n SỰ KHUẾCH TÁN CỦA HỆ KEO • Rất chậm chạp!!! Để di chuyển 1cm: – hạt keo tốn 3 năm – phân tử trong dd thường chỉ cần vài giờ • Chỉ khuếch tán khi dd keo tiếp... so với dd phân tử • & Không ổn đònh ν : nồng độ hạt • • 29 V TÍNH CHẤT ĐIỆN V HỌC CỦA HỆ KEO Bề mặt hạt keo ln tích điện -> tạo lớp điện tích kép NHÂN LỚP ĐIỆN TÍCH KÉP HẠT KEO Lớp điện tích kép ảnh hưởng đến tính bền vững của hệ phân tán (đặc biệt là keo kim loại) 30 Phân bố nồng độ ion ϕ : điện thế d : bề dày lớp hấp phụ (lớp Stern) (gồm ion tạo thế & ion đối) δ : bề dày lớp khuếch tán Phân bố điện... tốc độ khuếch tán khác nhau của các ion & các hạt keo qua màng bán thấm -> tách bỏ các chất điện ly có trong dd keo để làm sạch hệ keo Màng bán thấm: colodion, xenlophan, giấy da cừu, màng thực vật, Phương pháp siêu lọc 25 SỰ SA LẮNG Các hạt keo trong dung dịch ngồi CHUYỂN ĐỘNG BROWN còn chịu tác động của TRỌNG LỰC • Các hạt keo nhỏ chịu lực hấp dẫn nên rất bề vững, khơng bị sa lắng • Các hạt keo lớn...DUNG DNCH KEO 11 • Khi tăng nồng độ các hạt: • Keo ưa lỏng chuyển thành trạng thái GEL • Keo kỵ lỏng bị kết tủa • KEO THUẬN NGHNCH: kết tủa khơ có thể hòa tan lại trong mơi trường phân tán tạo keo ví dụ: dd các hợp chất cao phân tử • KEO BẤT THUẬN NGHNCH: ngược lại ví dụ: các keo kỵ lỏng II CẤU TẠO HẠT KEO NHÂN MIXEN 12 HẠT KEO = MIXEN NHÂN : - Chất khó . chấtcủacác hợpchất cao phân tử và dung dịch của chúng 6 HỆ PHÂN TÁN là hệ gồm 1 môi trường liên tụcvàcáctiểuphân (các “hạt”) có kích thướcnhỏđượcphântán đồng đều trong môi trường đó. Môi trường phân. Mây - KHÍ RẮNLỎNGKHÍ 8 ĐỘ PHÂN TÁN = 1/d Keo điểnhình 10 –5 ÷ 10 –7 Hệ phân tán CAO Khói, thể xốp 10 –4 ÷ 10 –5 Hệ phân tán TRUNG BÌNH Huyền phù Nhũ tương > 10 –4 Hệ phân tán THÔ VÍ DỤ KÍCH THƯỚC. trường đó. Môi trường phân tán ` Pha phân tán Ví dụ: sương mù, khói, bụi, nước xà phòng, sữa 7 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN Keo khí (sol khí) PHA PHÂN TÁNMÔI TRƯỜNG PHÂN TÁN Keo rắn, Hợpkim Nhũ tương