Bài giảng hóa keo chương 3 tính chất của các hệ keo

- Cấu tạo của hạt keo- Cấu tạo lớp điện kép - Các hiện tượng điện động học... Chương 3: Tính chất các hệ keo... Chương 3: Tính chất các hệ keoTÍNH CHẤT QUANG HỌC Sự phân tán ánh sáng Hi

TÍNH CHẤT CÁC HỆ KEO

CHƯƠNG 3

- Cấu tạo của hạt keo

- Cấu tạo lớp điện kép

- Các hiện tượng điện động học

Sự khuếch tán

dx dC

Sdt

dm

dx dC

- Hệ số D của chất khí:

 quãng đường tự do trung bình

D =  tốc độ trung bình của phân tử khí

- Hệ số D của hạt keo:

D =

k: hằng số Boltzman, B hệ số ma sát của hạt keo trong MT phân tán

Đối với các hạt hình cầu lớn bán kính r trong MT có độ nhớt  ta có B = 6 r

r 6 kT



Chuyển động Brao

Chỉ đối với hạt keo bé, khi xung lượng mà hạt nhận được do va chạm

từ một phía không cân bằng với xung lượng nhận được từ phía đối diện thì hạt mới chuyển động.

Einstein đã tìm ra hệ thức:

 = 2 Dt

Chương 3: Tính chất các hệ keo

U 9

0



Nếu t là thời gian cần thiết để hạt có bán kính rt đi hết đoạn đường h thì tốc độ

t

h g ) d - 2(d

Chương 3: Tính chất các hệ keo

hàm phân bố vi phân F(r) là hàm mà tích F(r).dr là khối lượng hạt có bán k

ính từ r đến (r + dr) trong một đơn vị khối lượng pha phân tán





r

dr ) r (



0

dr ) r (

r

0

dr ) r (

r

0

dr ) r ( F

dr

) r ( dQ

Đường phân bố tích phân Q(r) và vi phân F(r) =  của huyền phù oxit n hôm Al2O3 trong nước

dr

dQ(r)F(r)=-

Q(r)

87

65

43

21

0,2 0,4 -0,6 -0,8 -1,0 -

-dr

) r ( dQ

Độ nhớt

Giả thiết một chất lỏng chảy trong ống hình trụ

Tốc độ chảy U = U(x)

U = Umax (x = 0) và U = 0 (x = r)

điều kiện của chế độ chảy tầng

Theo định luật Newton ta có:





 8 r

Từ PT trên ta thấy được thời gian chảy tỷ lệ thuận với đ

ộ nhớt của chất lỏng, (cơ sở lý thuyết của phương phá

p đo độ nhớt bằng nhớt kế Ostwald)

4

r P

8







] f [

10

1

10 1

Chương 3: Tính chất các hệ keo

TÍNH CHẤT QUANG HỌC

Sự phân tán ánh sáng

Hiện tượng Tindal được giải thích như sau:

Trường điện từ của ánh sáng làm phân cực hoá các nguyên tử và phâ

n tử của môi trường

Trường điện từ của ánh sáng làm phân cực hoá các nguyên tử và phâ

n tử của môi trường

Sự phân cực hoá xảy ra với tần số bằng tần số ánh sáng đi tới

Các nguyên tử và phân tử tự nó trở thành nguồn phát sáng là ánh sáng phân tán

Các nguyên tử và phân tử tự nó trở thành nguồn phát sáng là ánh sáng phân tán

Lý thuyết định lượng về sự phân tán ánh sáng trong môi trường đục được Rayleigh xây dựng năm 1871

Ipt = 24 3 I0

n 1 và n 2 chiết suất của pha phân tán và môi trường phân tán

C nồng độ hạt; V Thể tích một hạt

 Độ dài sóng của ánh sáng tới; I 0 Cường độ ánh sáng của tia tới

Hệ thức áp dụng được cho những hạt không dẫn điện có kích thước <

nghĩa là < 40  50 m khi chiếu bởi ánh sáng trắng

2

2 2

2 1

2 2

2 1

n 2 n

n

Chương 3: Tính chất các hệ keo

Từ phương trình Rayleigh ta thấy:

1 Ipt tỷ lệ thuận với nồng độ hạt C

2 Ipt tỷ lệ với bình phương thể tích hạt V2 trong p hạm vi áp dụng của phương trình Rayleigh

3 Ipt tỷ lệ với 1/4, sóng càng ngắn càng phân tán mạnh

l Chiều dày lớp dung dịch

T = được gọi là độ đi qua

lg = lg = D được gọi là mật độ quang

n Chiết suất của môi trường

 góc tạo thành bởi 2 tia biên từ đối tượng khảo sát đến vật kính

Nếu dùng ánh sáng thường ( = 400  700 m) đạt được độ

phân giải 0,2 m Nếu dùng ánh sáng tử ngoại có thể tăng độ phân giải đến 0,1 m là giới hạ

n trên của các hạt keo

) 2 / sin(

n



TÍNH CHẤT ĐIỆN

Cấu tạo của hạt keo

Khi ta thực hiện phản ứng:

AgNO 3 + KI  AgI + KNO 3

Cấu tạo của hạt keo AgI

1 Nhân

2 Lớp điện kép

3 Lớp trong

4 Lớp khuếch tán

Cấu tạo hạt keo AgI trong trường hợp này

cũng có thể biểu diễn bằng công thức sau đây:

[(m AgI) nI (n  x)]x K+

+ +

+ + +

3

4 1

Chương 3: Tính chất các hệ keo

Cấu tạo lớp điện kép

Mô hình Hemhon (Helmholtz)

Theo mô hình này lớp điện kép được cấu tạo giống như một tụ điện phẳng Lớp điện tích bề mặt là lớp ion quyết định thế hiệu

Mô hình Hemhon không phù hợp

với thực tế vì không xét đến sự phân

bố khuếch tán của các ion nghịch

x

+ + + + + + + + +



Mô hình Gouy  Chapman

Lớp điện kép và bước nhảy

điện thế theo mô hình

Chương 3: Tính chất các hệ keo

Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li đến bề dày của lớp điện kép và thế 

3 2

Mô hình Stec (Stern)

Stern cho rằng ngoài lực tĩnh điện

(tương tác âm dương) còn lực

hấp phụ (tương tác phân tử)

Biến thiên thế hiệu theo x

1 Bề mặt không đổi dấu

2 Bề mặt đổi dấu điện tích

Chương 3: Tính chất các hệ keo

Các hiện tượng điện động học

Điện di

Điện li là sự dịch chuyển của các hạt keo tích điện dưới tác dụng của điện trường về phía điện cực trái dấu

Cat«t SiO2

3 2

+

++

+ + + +

+ + +

+

1

+ + + + + + +

+

C M

D

+

+ + + + + + +

Thế sa lắng và thế chảy

Khi thực hiện sự sa lắng trong một ống thẳng đứng có gắn điện cực ở phía trên và phía dưới, các hạt keo tích điện sẽ truyền điện tích cho điện cực ở dưới, điện cực

ở trên sẽ được tích điện trái dấu Kết quả xuất hiện một

thế hiệu giữa hai cực điện gọi là thế sa lắng.

Tương tự như vậy, khi ta nén chất lỏng (nước) đi qua màng xốp mà hai bên có hai điện cực, nước sẽ cuốn theo các ion nghịch tronglớp điện kép của thành mao quản và truyền điện tích cho điện cực ở phía sau màng xốp, điện cực phía trước sẽ tích điện trái dấu, kết quả là

xuất hiện một thế hiệu giữa hai điện cực gọi là thế chảy.

Chương 3: Tính chất các hệ keo

THANKS FOR YOUR ATTENTION!