Hoá học chất keo là khoa học nghiên cứu đặc tính của các hệ phân tán dị thể đặc biệt được gọi là hệ keo (hoặc dung dịch keo) và các quá trình xảy ra trong các hệ này. Những hệ này rất phổ biến trong tự nhiên và có ý nghĩa to lớn trong kĩ thuật. Để nghiên cứu các hệ này cần những phương pháp nghiên cứu đặc biệt và những dụng cụ đặc biệt như kính siêu vi, kính hiển vi điện tử, máy siêu li tâm, các loại máy điện di....Hệ keo (dung dịch keo) là hệ phân tán dị thể bao gồm pha phân tán (chất tan) được chia nhỏ đến dạng tập hợp các phân tử, nguyên tử, ion (kích thước hạt khoảng 109 107m) và được phân bố trong môi trường phân tán đồng nhất (dung môi). Cần lưu ý rằng thuật ngữ “chất keo” ở đây không chỉ đơn thuần dùng để chỉ những chất có tính chất dính, mà là vật chất ở vào trạng thái keo. Tên gọi chất keo chỉ mang tính lịch sử, còn bản chất của vấn đề là các tính chất hoá lý của vật chất ở vào trạng thái keo tức là trạng thái phân tán rất cao. Theo đối tượng nghiên cứu của môn học này thì danh từ “Hoá học chất keo” mà ta đang gọi nên thay bằng “Hoá lý học các hệ phân tán keo” cho phù hợp hơn. Vào những năm 40 của thế kỷ 19, nhà bác học ý Selmi là người đầu tiên lưu ý đến tính chất bất thường của một số dung dịch mà ngày nay gọi là dung dịch keo. Việc nghiên cứu hoá học chất keo được bắt đầu vào những năm 60 của thế kỷ 19 khi Graham dùng màng động vật tách được những chất có tính dính như gelatin, gôm arabic, tinh bột. Ông đã gọi dung dịch các chất này là dung dịch keo (colloid) đi từ chữ Latinh colla có nghĩa là hồ dán. Hiện nay, việc nghiên cứu các dung dịch cao phân tử như anbumin, xenlulozơ, cao su và nhiều chất cao phân tử khác, đã tách thành môn học riêng là hoá học các chất cao phân tử.
MỤC LỤC Mục lục .1 CHƯƠNG : KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ KEO 1.1 Khái niệm hóa học chất keo 1.2 Độ phân tán 1.3 Phân loại hệ keo 1.3.1 Phân loại theo kích thước hạt 1.3.2 Phân loại theo trạng thái tập hợp 1.3.3 Phân loại theo tương tác hạt 1.3.4 Phân loại theo tương tác pha phân tán môi trường phân tán 1.4 Điều chế tinh chế hệ keo .9 1.4.1 Điều chế 1.4.1.1 Phương pháp phân tán 1.4.1.2 Điều chế dung dịch keo phương pháp ngưng tụ .11 1.4.1.2.1 Nguyên tắc: 11 1.4.1.2.2 Ngưng tụ trực tiếp 12 1.4.1.2.3 Phương pháp thay dung môi 12 1.4.1.2.4 Phương pháp dùng phản ứng hoá học 12 1.4.2 Tinh chế dung dịch keo .12 1.4.2.1 Thẩm tích: 13 1.4.2.2 Điện thẩm tích 13 1.4.2.3 Siêu lọc .13 1.5 Vai trị hóa keo kỹ thuật đời sống 14 CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VÀ SỰ KHUẾCH TÁN ÁNH SÁNG CỦA CÁC HỆ KEO 15 2.1 Tính động học phân tử 15 2.1.1 Chuyển động Brao (Brown) 15 2.1.2 Sự khuếch tán 16 2.1.2.1 Sự khuyếch tán dung dịch thực 16 2.1.2.1.1 Định luật Fích .16 2.1.2.1.2 Định luật Fích .17 2.1.2.1.3 Phương trình Anhxtanh 17 2.1.3 Áp suất thẩm thấu .18 2.1.4 Sự sa lắng hệ keo .20 Trang 2.1.4.1 Độ bền sa lắng 20 2.1.4.2 Cân sa lắng: .21 2.1.4.3 Phương pháp phân tích sa lắng 21 2.2 Sự khuyếch tán dung dịch keo - Phương trình Anhxtanh-Smolukhopsky 23 CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG BỀ MẶT VÀ SỰ HẤP PHỤ 25 3.1 Năng lượng bề mặt sức căng bề mặt 25 3.2 Hiện tượng thấm .27 3.2.1 Góc thấm ướt (The contact angle) 27 3.2.2 Ứng dụng tượng thấm ướt 28 3.3 Sự hấp phụ 31 3.3.1 Một số khái niệm .31 3.3.1.1 Hấp phụ: (adsorption) .31 3.3.1.2 Phân loại hấp phụ: 31 3.3.2 Sự hấp phụ khí chất hấp phụ rắn 31 3.3.2.1 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freunlich 32 3.3.2.2 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: 32 3.3.2.3 Các ví dụ tập hấp phụ tuân theo phương trình Langmur 33 3.3.2.3 Phương trình hấp phụ BET (Brunuuer-Emmett-Teller): 34 3.3.2.4 Các ví dụ tập hấp phụ tuân theo phương trình BET 35 3.3.3 Sự hấp phụ ranh giới dung dịch lỏng khí 41 3.3.3.1 Phương trình Gibbs: 41 3.3.3.2 Các chất hoạt động bề mặt (HĐBM): 41 3.3.3.3 Qui tắc Traube: 42 3.3.4 Sự hấp phụ ranh giới dung dịch lỏng- rắn: 42 3.3.4.1 Sự hấp phụ phân tử: 42 3.3.4.2 Sự hấp phụ chất điện ly: 43 3.3.4.3 Sự hấp phụ trao đổi: 44 CHƯƠNG 4: TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA HỆ PHÂN TÁN .46 4.1 Tính chất quang học hệ keo 46 4.1.1 Tính phân tán ánh sáng .46 4.1.2 Tính hấp thụ ánh sáng 47 4.2 Dụng cụ quang học dùng để nghiên cứu hệ keo: 48 4.2.1 Phương pháp siêu hiển vi 48 4.2.2 Phương pháp đo độ đục: .50 4.3 Bài tập: 51 CHƯƠNG 5: TÍNH CHẤ ĐIỆN CỦA HỆ PHÂN TÁN 52 Trang 5.1 Các tượng điện động học: 52 5.2 Cấu tạo lớp kép 54 5.2.1 Thuyết Helm Holtz: .54 5.2.2 Thuyết Gouy Chapman: 55 5.2.3 Thuyết Stern: 57 5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện động học .59 5.3.1 Thế điện động zeta (): 59 5.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện động : 61 5.3.2.1 Ảnh hưởng của chất điện ly lạ: 61 5.3.2.2 Ảnh hưởng của chất điện ly loại 62 5.3.2.2.1 Ion có thành phần pha rắn dấu với ion tạo 62 5.3.2.2.2 Ion có thành phần pha rắn ngược dấu với ion tạo 62 5.3.2.2.3 Ion chất điện ly khơng có thành phần nhân keo dễ bị hấp phụ nên hấp phụ vào hạt keo 63 5.3.2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng khác 63 5.4 Xác định điện động học 63 5.4.1 Xác định điện động hạt keo phương pháp điện di .63 5.4.2 Xác định điện động hạt keo phương pháp điện thẩm 64 5.5 Ý nghĩa thực tế tượng điện động học 65 5.6 Cấu tạo Micelle keo 66 5.7 Bài tập chương .67 CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHẾ VÀ LÀM SẠCH HỆ PHÂN TÁN 69 6.1 Điều chế hệ phân tán: .69 6.1.1 Phương pháp phân tán 69 6.1.1.1 Phân tán học (Mechanical Dispersion:) 69 6.1.1.2 Phân tán siêu âm (Ultra-sonic Dispersion.) 70 6.1.1.3 Phân tán hồ quang (phương pháp Bredig) (Electro-dispersion Method) 71 6.1.1.4 Phương pháp pepti hóa (Peptisation method) 72 6.1.1.4.1 Rửa kết tủa 72 6.1.1.4.2 Dùng chất điện ly 72 6.1.1.4.3 Dùng chất hoạt động bề mặt 72 6.1.1.4.4 Phản ứng hóa học 72 6.1.2 Phương pháp ngưng tụ (Condensation Method) 72 6.1.2.1 Cơ sở hóa lý .72 6.1.2.1.1 Giai đoạn tạo mầm tinh thể: 73 6.1.2.1.2 Giai đoạn phát triển mầm .73 Trang 6.1.2.2 Phương pháp vật lý cho điều chế hệ keo kỵ nước .74 6.1.2.2.1 Ngưng tụ trực tiếp (Excessive Cooling) .74 6.1.2.2.2 Sự thay dung môi (Exchange of Solvent) 74 6.1.2.2.3 Phương pháp hóa học 74 6.2 Làm hệ keo .75 6.2.1 Thẩm tích (dialysis): 75 6.2.2 Siêu lọc 76 CHƯƠNG 7: ĐỘ BỀN CỦA HỆ PHÂN TÁN 77 7.1 Độ bền vững hệ phân tán 77 7.1.1 Khái niệm 77 7.1.2 Lực hút phân tử lực đẩy tĩnh điện hạt keo 78 7.2 Sự keo tụ chất điện ly 79 7.3 Động học keo tụ chất điện ly .80 7.4 Một số tượng keo tụ đặc biệt 81 7.4.1 Keo tụ ion hóa trị lớn 82 7.4.2 Keo tụ hỗn hợp chất điện ly .82 7.4.2.1 Hiện tượng kết hợp: 82 7.4.2.2 Hiện tượng cản trở: 82 7.4.2.3 Hiện tượng hỗ trợ: 82 7.4.3 Sự keo tự dị thể tương hỗ .83 7.5 Bài tập chương .83 CHƯƠNG 8: CÁC HỆ BÁN KEO VÀ HỆ PHÂN TÁN THÔ, DUNG DỊCH HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ .86 8.1 Các hệ bán keo phân tán thô .86 8.1.1 Các hệ bán keo (dung dịch chất hoạt động bề mặt) 86 8.1.1.1 Giới thiệu chất hoạt động bề mặt 86 8.1.1.2 Tính chất chất hoạt động bề mặt .88 8.1.1.3 Thành phần pha hệ nước – chất hoạt động bề mặt 90 8.1.1.4 Một vài ứng dụng chất hoạt động bề mặt 93 8.2 Các hệ phân tán thô 94 8.2.1 Huyền phù: 94 8.2.2 Nhũ tương 95 8.2.3 Bọt .96 8.2.4 Sol khí: 97 8.2.5 Sol rắn: 99 8.2.6 Hợp chất cao phân tử 99 Trang 8.2.6.1 Tính chất bảo vệ hợp chất cao phân tử: 99 8.2.6.1.1 Cơ chế bảo vệ: .99 8.2.6.1.2 Chỉ số bảo vệ .100 8.2.6.2 Sự kết muối: 100 8.2.6.3 Sự hình thành gel 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 Trang CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ KEO 1.1 Khái niệm hóa học chất keo Hố học chất keo khoa học nghiên cứu đặc tính hệ phân tán dị thể đặc biệt gọi hệ keo (hoặc dung dịch keo) trình xảy hệ Những hệ phổ biến tự nhiên có ý nghĩa to lớn kĩ thuật Để nghiên cứu hệ cần phương pháp nghiên cứu đặc biệt dụng cụ đặc biệt kính siêu vi, kính hiển vi điện tử, máy siêu li tâm, loại máy điện di Hệ keo (dung dịch keo) hệ phân tán dị thể bao gồm pha phân tán (chất tan) chia nhỏ đến dạng tập hợp phân tử, nguyên tử, ion (kích thước hạt khoảng 10 -9- 10-7m) phân bố môi trường phân tán đồng (dung môi) Cần lưu ý thuật ngữ “chất keo” không đơn dùng để chất có tính chất dính, mà vật chất vào trạng thái keo Tên gọi chất keo mang tính lịch sử, cịn chất vấn đề tính chất hố lý vật chất vào trạng thái keo - tức trạng thái phân tán cao Theo đối tượng nghiên cứu mơn học danh từ “Hố học chất keo” mà ta gọi nên thay “Hoá lý học hệ phân tán keo” cho phù hợp Vào năm 40 kỷ 19, nhà bác học ý Selmi người lưu ý đến tính chất bất thường số dung dịch mà ngày gọi dung dịch keo Việc nghiên cứu hoá học chất keo bắt đầu vào năm 60 kỷ 19 Graham dùng màng động vật tách chất có tính dính gelatin, gơm arabic, tinh bột Ơng gọi dung dịch chất dung dịch keo (colloid) từ chữ Latinh colla có nghĩa hồ dán Hiện nay, việc nghiên cứu dung dịch cao phân tử anbumin, xenlulozơ, cao su nhiều chất cao phân tử khác, tách thành mơn học riêng hố học chất cao phân tử Hệ keo hệ dị thể có bề mặt phân cách pha lớn nên chúng khơng bền mặt nhiệt động, có tượng phân tán ánh sáng Trong dung dịch, hạt keo mang điện nên có tượng điện động học Ngồi ra, tượng bề mặt sức căng bề mặt, tượng thấm ướt, chất hoạt động bề mặt có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu hệ thống keo 1.2 Độ phân tán Để làm số đo cho hệ phân tán dùng kích thước hạt a (đối với hạt cầu a đường kính d, với hạt lập phương a chiều dài cạnh l, với hạt có hình khác a có giá trị hiệu dụng) hay nghịch đảo a D = 1/a; D gọi độ phân tán Cũng dùng bề mặt riêng S r bề mặt tất hạt quy đơn vị thể tích pha phân tán Kích thước hạt a nhỏ D, S r lớn Sự phụ thuộc bề mặt riêng vào kích thước hạt biểu diễn hình 1.1 Tuỳ theo kích thước hạt người ta phân biệt hệ phân tán phân tử (a < 10 -9m), hệ keo (10 -9m < a < 10-7m) hệ phân tán thô (a > 10-7m) Sự phụ thuộc bề mặt riêng vào kích thước hạt biểu diễn hình 1.1 Tuỳ theo kích thước hạt người ta phân biệt hệ phân tán phân tử (a < 10 -9m), hệ keo (10-9m < a < 107 m) hệ phân tán thô (a > 10-7m) Bảng 1.1 Sự thay đổi bề mặt riêng chia nhỏ 1cm3chất Trang Hình 1.1.Sự phụ thuộc bề mặt riêng vào kích thước hạt 1.3 Phân loại hệ keo Đối tượng hoá học chất keo nhiều phức tạp nên cần có phân loại thích đáng làm sở cho nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng, chưa có cách phân loại thoả đáng bao quát hết tính chất hệ phân tán Sau số cách phân loại tương đối phổ biến 1.3.1 Phân loại theo kích thước hạt Sự phân loại theo kích thước hạt ghi bảng 1.2 Bảng 1.2 Sự phân loại hệ phân tán theo kích thước hạt Trang Hệ phân tán Kích thước hạt (cm) Đặc điểm < 10-7 Dung dịch phân tử Dung dịch keo 10-7 – 10-5 Hệ phân tán thô > 10-5 Hệ đồng thể (một pha) Đi qua giấy lọc, khó nhìn thấy kính hiển vi thường Khơng qua giấy lọc, nhìn thấy kính hiển vi thường Những hệ keo có kích thước hạt keo đồng gọi hệ đơn phân tán, hệ keo có kích thước hạt keo to nhỏ khác gọi hệ đa phân tán Didentop (Siedentopf) Xíchmonđi (Zigmondy) đề nghị gọi hệ có kích thước hạt keo thấy kính hiển vi thường (a > 0,2 micron) hệ micron, hệ có kích thước hạt keo khơng thấy kính hiển vi thường (a < 0,2 micron) hệ siêu micron Hệ siêu micron lại phân thành supmicron (0,005 < a < 0,2 micron nhìn thấy nhờ kính siêu vi) amicron (a < 0,05 micron - kính siêu vi khơng phát thấy) Cách phân loại không phản ánh chất hệ keo nói chung hệ keo thường gặp hệ đa phân tán nên cách sử dụng 1.3.2 Phân loại theo trạng thái tập hợp Cách phân loại Otvan (Ostwald) đề nghị Có trạng thái tập hợp khí (K), lỏng (L), Rắn (R) cho pha phân tán cho môi trường phân tán nên có loại hệ phân tán Trừ hệ khí - khí hệ phân tán phân tử, hệ phân tán lại hệ dị thể Bảng 1.3 Sự phân loại hệ phân tán theo trạng thái tập hợp Otvan Chất phân tán Khí Mơi trường phân tán Khí Lỏng Rắn Hệ đồng thể Lỏng Rắn Aerosol lỏng: Aerosol rắn: Sương mù, mây Bụi, khói xe Bọt: Nhũ tương: Sol: (Dung dịch keo): Kem sữa đánh đặc Sữa, máu Sơn, mực in Bọt rắn: Gel: Sol rắn: (dung dịch keo rắn) Polystyren, đá bọt Như tương rắn, gel xốp Thủy tinh ruby, hợp kim Trong hoá học chất keo, hệ chứa hạt có độ phân tán keo mơi trường phân tán lỗng (khí hay lỏng) gọi sol Sol có nguồn gốc từ thuật ngữ solutio, có nghĩa dung dịch (dung dịch keo) Các hệ L/K R/K có tên aerosol (sol khí), hệ K/L, L/L, R/L gọi liosol (sol lỏng) Những sol lỏng có mơi trường phân tán nước, rượu, ete gọi tương ứng hidrosol, ancolsol, etesol Danh từ acganosol dùng để sol có mơi trường phân tán lỏng dung môi hữu Những hệ dị thể K/L, L/L, R/L có tên bọt, nhũ tương, huyền phù tương ứng Phương pháp tương đối hợp lý dùng phổ biến Do độ phân tán cao, hệ có mơi trường Trang phân tán có tính chất tương đối giống nên để đơn giản, hệ keo phân loại theo trạng thái tập hợp môi trường phân tán mà 1.3.3 Phân loại theo tương tác hạt Tuỳ theo tương tác hạt phân tán, hệ phân chia thành hệ phân tán tự phân tán liên kết Hệ phân tán tự do: hệ khơng có cấu thể, hạt tồn độc lập chúng chuyển động hỗn loạn Thuộc loại hệ có aerosol, liosol, huyền phù nhũ tương loãng Hệ phân tán liên kết: (hình 1.2) hệ gồm hạt liên kết với lực phân tử tạo nên môi trường phân tán mạng lưới không gian (gọi cấu thể) Khi hạt dính lại với điểm tiếp xúc tạo thành mạng lưới không gian gọi gel Tuỳ theo số điểm tiếp xúc hạt gel dạng liên kết lỏng lẻo (a, c) xếp đặc khít (b), ví dụ huyền phù đậm đặc (kem), nhũ tương đậm đặc (bọt) Các hạt kết dính với để lại lỗ xốp gọi hệ mao quản (d, e), ví dụ gỗ, da, giấy, loại màng Hình 1.2 Các hệ phân tán liên kết a, c - Gen lỏng lẻo; b - Gen đặc khít; d, e - Các hệ mao quản 1.3.4 Phân loại theo tương tác pha phân tán môi trường phân tán Theo Xichmondi cho kết tủa khô (thu cách làm bay cẩn thận dung dịch keo) hoà tan vào mơi trường phân tán: hồ hợp tự xảy cho dung dịch keo hệ gọi thuận nghịch, cịn hồ tan khơng tự xảy gọi hệ bất thuận nghịch Frendlich (Freundlich) cho tính thuận nghịch hay bất thuận nghịch hệ keo cần xác định tương tác tướng phân tán môi trường phân tán Trong hệ keo thuận nghịch có tương tác pha phân tán với phân tử mơi trường nên chúng hồ tan mơi trường đó, ơng đề nghị gọi hệ keo hệ keo ưa lưu Trong hệ keo bất thuận nghịch pha phân tán không tự ý tương tác phân tử môi trường nên chúng không hịa tan mơi trường này, ơng đề nghị gọi chúng hệ keo ghét lưu, môi trường phân tán nước hệ gọi tương ứng ưa nước ghét nước Các hệ keo điển hình hệ keo ghét lưu (trừ vài trường hợp đặc biệt) Vì thành lập hệ keo, bề mặt phân cách pha hệ keo tăng lên nhiều làm cho lượng tự bề mặt tăng lên, q trình khơng tự ý xảy Cũng cần ý rằng, cách phân loại dùng cho hệ có mơi trường phân tán lỏng mà thơi 1.4 Điều chế tinh chế hệ keo 1.4.1 Điều chế 1.4.1.1 Phương pháp phân tán 1.4.1.1.1 Nguyên tắc Dùng lượng (cơ, điện, từ, sóng siêu âm ) để chia nhỏ vật chất thô phân bố chúng vào mơi trường phân tán đồng có sẵn chất làm bền Năng lượng chủ yếu dùng để phá vỡ liên kết phân tử, nguyên tử, ion pha phân tán Nếu gọi A lượng dùng phân tán bề mặt phân cách pha pha phân tán môi trường phân tán tăng lên lượng S lượng phân tán riêng E tính theo cơng thức: Về thực chất, lượng phân tán A dùng để thắng lực ma sát (năng lượng biến dạng đàn hồi q) để làm tăng lượng bề mặt bề mặt hệ Như A = q + có phá vỡ vật chất, cơng biến dạng đàn hồi giữ dạng Trang đàn hồi, vật chất bị phá vỡ, phần lượng chuyển thành nhiệt Vì cơng khơng có ích q loại cơng lực phân tử nên E σ tỷ lệ với Do ta viết: , k: sô tỷ lệ Cần ý công sử dụng thực tế thường nhỏ giá trị thu tính tốn theo lý thuyết Điều giải thích hiệu ứng Rebinđia: q trình phân tán, tác dụng lực bên ngoài, chỗ khiếm khuyết bề mặt vật chất cần phân tán thường xuất khe nứt, chúng làm giảm độ chắn vật rắn, Nếu lực tác dụng nhỏ chỗ nứt liền lại thơi tác dụng Nếu lực tác dụng lớn vật rắn bị phá vỡ chỗ nứt Nhờ thế, sựphân tán xảy dễ dàng công cần để chia nhỏ thường bé giá trị tính theo lý thuyết dựa vào cấu tạo vật rắn Nếu hệ có chất điện ly hay chất hoạt động bề mặt chất hấp phụ lên bề mặt vật rắn xen vào khe nứt đó, vật rắn dễ vỡ Bằng phương pháp phân tán, thông thường ta thu hệ với hạt có kích thước > 60 Sở dĩ song song với trình phân tán cịn có qúa trình ngược lại, q trình dính kết hạt lại với Để ngăn ngừa trình cần thêm chất ổn định vào hệ Tuy vậy, trường hợp thu hệ có kích thước hạt > 1μm Có nhiều phương pháp phân tán Phân tán học siêu âm hai phương pháp Ngoài ra, phương pháp cho kim loại bay hồ quang điện để chế tạo sol kim loại phương pháp keo tán (pepti hóa) thuộc loại 1.4.1.1.2 Phương pháp phân tán học Nguyên liệu đầu hệ phân tán thô, thu cách - chẳng hạn đập nhỏ Quá trình phân tán nhỏ thực mơi trường lỏng cối say trịn cối xay keo Trong cối xay này, hạt thô chịu lực va đập mạnh mẽ vỡ thành hạt mịn hơn, nhờ có chất làm bền có sẵn mơi trường, hệ phân tán thu bền vững Nếu sử dụng cối xay trịn để nghiền nhỏ vật thể, mơi trường khơng khí hạt thu thường khơng bé 60μm; mơi trường phân tán lỏng (có thêm chất làm bền) hạt thu đạt tới độ phân tán keo 1.4.1.1.3 Phương pháp phân tán sóng siêu âm Trong phương pháp người ta sử dụng sóng siêu âm có tần số 20.000 Hz để phân tán vật thể có độ bền học thấp hạt nhựa, lưu huỳnh, graphit, kim loại nhẹ mơi trường hữu Cũng dùng sóng siêu âm để làm keo tán kết tủa hình thành (sự pepti hố siêu âm) với chất cao phân tử, phương pháp thường dẫn đến phá vỡ phân tử nên sử dụng.Sóng siêu âm thường đựơc tạo dao động tử áp điện, biến doa động cao tần thành dao động cao tần Nguyên tắc làm việc áp điện, cho tác dụng điện cao tần, đặt chất lỏng có số điện mơi thấp (ví dụ dầu biến thế), qua dầu sóng siêu âm truyền vào bình chứa chất cần phân tán.Cơ chế phân tán vật rắn sóng siêu âm cịn nghiên cứu Có thể tác dụng sóng siêu âm, hệ xuất chỗ nén chỗ dãn (năng lượng) nhanh, nhờ mà vật chất phân tán Cần lưu điều kiện định, siêu âm gây keo tụ Sự keo tụ xảy nút sóng, có dồn nén hạt Kết dẫn đến cân động, nghĩa tốc độ keo tụ trở nên tốc độ phân tán 1.4.1.1.3.4 Phương pháp phân tán hồ quang điện Phương pháp thường sử dụng để điều chế sol kim lọai Để tạo hồ quang, dùng dòng điện chiều cỡ 30 - 100V, cường độ - 10A cho chạy qua điện cực kim loại cần chế tạo sol nhúng bình nước làm lạnh nước đá Khi hai điện cực tiến đến gần khoảng cách định hai cực phát sinh hồ quang Khi hồ quang tạo thành kim loại bay gặp môi trường lạnh ngưng tụ lại thành hạt Hệ phân tán bền vững cho sẵc vào chất ổn định Như vậy, phương pháp vừa phương pháp phân tán, vừa phương pháp ngưng tụ 1.4.1.1.5 Phương pháp phân tán keo tán Khi làm tan kết tủa keo tụ gây tức ta thực keo tán Như keo tán trình ngược lại với keo tụ Quá trình keo tán tiến hành cách khác nhau: Trang 10 Hình 8.6: Micell dạng cầu (a) dạng hình trụ (b) + Khi nồng độ cao hai pha lỏng xuất tập hợp hình lập phương, dạng dạng trụ xếp lục phương (phase hexagonale), hình 8.7 Hình 8.7.c mặt cắt ống hình trụ có chiều dài khơng xác định, xếp kiểu vịng cạnh mơi trường nước Hình 8.7 a: Pha lập phương Hình 8.7 b: Pha hình Hình 8.7 c: Pha cạnh Hình 8.8, trình bày biểu đồ pha hệ xà phòng kali -H2O, minh họa tồn cân chuyển hóa pha A, B, C, D, E F hệ Giả sử nhiệt độ cho, chung ta có hệ đặc trưng điểm M Tại dung dịch cịn lỗng, chất hoạt động bề mặt bị đẩy lên mặt chất lỏng (H 2O) Thêm dần chất hoạt động bề mặt hệ chuyển sang miền pha micelle, pha lục phương, lập phương, dạng cuối thành gel B (tại N) Như q trình tăng nơng độ chất hoạt động bề mặt, cấu trúc hệ thay đổi cách đáng kể Trang 89 Hình 8.8: Giản đồ pha hệ xà phòng nước 8.1.1.4 Một vài ứng dụng chất hoạt động bề mặt Hiện chất hoạt động bề mặt ứng dụng nhiều lĩnh vực, đặc biệt công nghệ tẩy rửa, công nghiệp thực phẩm, dệt nhuộm, vật liệu xây dựng công nghệ sản xuất vật liệu vơ mao quản trung bình Một vài ứng dụng để làm ví dụ - Hịa tan chất hữu không tan nước: Một số chất hữu không tan nước bổ sung chất HĐBM với nồng độ thích hợp chất hữu ưa dầu lại tan nước theo chế keo Khả gây hòa tan chất hoạt động bề mặt khác nhau, phụ thuộc vào gốc hydrocacbon, nồng độ micelle cấu trúc micelle (dạng cầu dạng tấm,…) Ví dụ: hịa tan hydrocacbon no vào nước theo chế xảy sau: Trong môi trường nước chất hoạt động bề mặt tạo micelle hình 8.9.a, sau hydrocacbon xâm nhập vào tâm micelle để hòa tan Do khối lượng phân tử hydrocacbon nhỏ khả hịa tan lớn Trường hợp chất muốn hịa tan có cực phân tử chất phải chen vào micelle chất HĐBM sơ đồ hình 8.9.b Trang 90 Hình 8.9.a: Hịa tan chất khơng có cực Hình 8.9.b: Hịa tan chất có cực Đối với trường hợp micelle dạng tấm, chất hữu thâm nhập vào micelle, nằm lớp hydrocacbon cua phân tử hoạt động bề mặt đẩy lớp xa Hinh 8.10: Hịa tan benzene micelle oleat natri a Dung dịch micelle trước hòa tan b Dung dịch micel sau hòa tan benzene 8.2 Các hệ phân tán thô Trang 91 8.2.1 Huyền phù: Huyền phù hệ vi di thể gồm tiểu phân rắn phân tán môi trường lỏng Các hạt huyền phù thường có kích thước từ 10-6- lớn Vì huyền phù hệ khơng bền dung dịch keo bị sa lắng Các hạt lắng xuống đáy lực liên kết hạt mà thân hạt Độ bền tập hợp hệ huyền phù tăng mức độ solvat hóa hạt phân tán tăng Nếu mơi trường phân tán thấm ướt bề mặt hạt hạt bao phủ lớp solvat Vỏ hạn chế dinh ướt kết hạt Trong trường hợp hệ huyền phù bền vững Độ thấm ướt bề mặt hạt phụ thuộc vào độ phân cực hạt môi trường phân tán: hạt phân cực thấm ướt môi trường phân cực hạt không phân cực thẩm ướt môi trường khơng phân cực Ví dụ: hạt huyền phù chất phân cực như: CuSO 4, CaCO3, Al2O3 bền mơi trường phân cực nước, cịn huyền phù chất không phân cực muôi than, PbS, HgS, , bền dung môi không phân cực hexan, benzene Huyền phù chất phân cực dung môi phân cực huyền phù chất không phân cực dung môi không phân cực bị sa lắng Để huyền phù chất phân cực dung môi không phân cực chất không phân cực dung mơi có cực bền vững người ta thêm chất hoạt động bề mặt tương ứng Ví dụ: Al2O3/benzene + acid oleic huyền phù bền Phân tử acid oleic hấp phụ lên bề mặt Al2O3 đính hướng nhóm có cực – COOH vào bề mặt Al 2O3, gốc hydrocacbon hướng vào benzene Bề mặt Al2O3 trở nên không phân cực, làm cho benzene dễ dàng thấm ướt, xung quanh tạo nên lớp vỏ solvat bảo vệ hạt Al2O3 Hình 8.11: Sơ đồ làm bền huyền phù chất hoạt động bề mặt: Al2O3/benzene + acid oleic Huyền phù ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế nghiên cứu đất đai thỗ nhưỡng vật liệu xây dựng, vật lieuj sơn phủ, thuốc trừ sâu Trang 92 Hình 8.12: Sơ đồ làm bền huyền phù chất hoạt động bề mặt: C/H2O + acid oleic 8.2.2 Nhũ tương Hệ vi dị thể bao gồm pha lỏng phân tán môi trường phân tán lỏng Có hai kiểu nhũ tương: (1): nhủ tương dầu/nước (D/N) (2): nhủ tương nước dầu (N/D), dầu bao gồm chất lỏng hữu không tan tan hạn chế nước Một đặc trưng nhũ tương khả tự hình thành nhủ tương sức căng pha bề mặt nhỏ, cỡ 10-5 J.m2 Sức căng pha bề mặt giảm xuống băng cách tăng nhiệt độ, thêm vào hệ chất hoạt động bề mặt (chất nhủ hóa) Ví dụ: hệ nước/benzene + NaCl + acid oleic sức căng bề mặt hai pha nước-benzen giảm đến mức trình hình thành nhũ tương nước-benzen tự xảy Chất nhủ hóa đơi không đủ giảm sức căng bề mặt giưa hai pha để tạo nhũ tương Vì đa số trường hợp, người ta điều chế nhũ tương cách siêu âm để phân tán chất lỏng vào chất lỏng có mặt chất nhủ hóa Khi điều chế nhũ tương dầu-nước (D/N) người ta dùng chất nhủ hóa kiểu xà phịng kim loại kiềm, điều chế nhũ tương (N/D) dùng xa phòng kim loại đa hóa trị Việc lựa chọn chất nhũ hóa hồn tồn kinh nghiệm Để chất HĐBM chất nhủ hóa phải hấp phụ bề mặt phân cách pha lực hấp phụ (lực liên kết hấp phụ) với hai pha phải Khi phân tử chất nhũ hóa có gốc hydrocacbon q dài có lực với pha dầu (D) pha nước, chất nhủ hóa Ngược lại phân tử chất nhủ hóa có gốc hydrocacbon q ngắn khơng tồn cân hai pha, mà bị hút vào pha nước Những chất nhũ hóa tốt phải chất có có phân tử, lực gốc ưa dầu phải lực gốc ưa nước Các muối acid béo có độ dài gốc hydrocacbon trung bình chất nhủ hóa tốt Một tranh cho thấy khảo sát ổn định nhũ tương chất rắn dạng bột mịn (CuSO4, CaCO3, mụi than,…) Trong trường hợp này, khả ổn định nhũ tương đạt khi độ thấm ướt bột rắn ưu với hai chất lỏng Nếu bề mặt chất rắn thấm ướt tốt chất lỏng, không thấm ướt chất lỏng bột rắn bị kéo chìm vào pha, đó, khơng có tác dụng ổn định nhũ tương Trang 93 Hình 8.13: Ổn định nhũ tương chất nhũ hóa bột: (a), (c): bề mặt hoàn toàn bị thấm ướt chất lỏng (b) (d): bề mặt thấm ướt đồng hai chất lỏng: nhũ tương bền Khi lựa chọn chất nhũ hóa thích hợp, người ta điều chế nhũ tương có nồng độ cao, hàm lượng pha phân tán đạt đến 99% Ví dụ, với chất nhủ hóa dung dịch 1% nước oleat natri (C17H33COONa) điều chế nhũ tương D/N có nồng độ 99% benzene Trong nhũ tương dầu nước, độ dày màng nước khoảng 10 -8m Các nhũ tương đặc ( nồng độ > 74%) gọi nhũ tương glatin Khác với nhũ tương loãng, nhũ tương đặc dạng rắn, dùng dao cắt Ví dụ mỡ thực vật, magarin, mỡ cứng dạng nhũ tương đặc Trong số trường hợp, ngược lại với ổn định nhũ tương, người ta muốn phân riêng hai chất lỏng nhũ tương Quá trình phá hũy nhũ tương gọi phá nhũ Ví dụ, dầu thô nhũ tương nước hydrocacbon Trong xử lý người ta phá nhũ số phương pháp Phương pháp phổ biến dùng chất HĐBM để phá nhũ Đặc điểm chất hoạt động bề mặt chúng có hoạt tính bề mặt lớn tính bề mặt chất nhũ hóa, khơng tạo màng hấp phụ bề mặt phân cách pha Do chất nhũ hóa có khả đẩy khỏi bề mặt giọt lỏng phân tử nhũ hóa, làm cho giọt chất lỏng tụ tập lại với nhau, đó, nhũ tương bị phá hủy Nhũ tương sử dụng nhiều công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, vật liệu phim ảnh lĩnh vực kinh tế khác 8.2.3 Bọt Bọt hệ vi dị thể bao gồm pha phân tán trạng thái khí mơi trường phân tán trạng thái lỏng Đôi dạng rắn (polymer xốp, cao su xốp) Theo công thức Laplace, áp suất rạo mặt cong màng mỏng lỏng xác định Trong đó: : sức căng bề mặt lỏng R: bán kính màng cong lỏng Khi áp suất khí P bong bóng lớn áp suất khí P kq bong bóng vỡ, bọt khơng thể hình thành Như việc hình thành hệ bọt liên quan đến sức căng bề mặt lỏng bán kính bong bóng khí Bong bóng khí bền độ bền màng lỏng chịu ứng suất gây chênh lệch áp suất: P-Pkq Để giảm giá trị P-P kq người ta giảm sức căng bề mặt cách sử dụng chất HĐBM Trong nước xà phịng bong bóng khí dễ ràng tạo ra, khí khơng thể hình thành từ nước, SCBM hai pha nước – khơng khí lớn so với dung dịch xà phịng- khơng khí Trang 94 Chất ổn định bọt tốt chất nhủ hóa tốt cho hệ D/N: xà phịng, long trắng trứng,…Tất chất tạo màng bề mặt bền vững cho bong bóng khí Để tạo bọt, người ta thường thổi khơng khí qua nước chứa chất tạo bọt bọt rắn(ví dụ nhựa xốp) điều chế cách đưa vào chất dẻo chất cacbonat,ure, …, nhiệt độ nung đạt 423453K chúng phân hủy CO2, H2O 8.2.4 Sol khí: Sol khí: hệ vi di thể bao gồm pha phân tán rắn lỏng phân tán vào môi trường phân tán khí Sol khí có pha phân tán lỏng gọi mù (nhũ tương khí), pha phân tán rắn gọi bụi (huyền phù khí) Kích thược hạt pha phân tán sol khí giới hạn 10 -7 – 10-4 m, kích thước hạt bụi khói thuốc lá, bụi xi măng tương ứng 1,7.10 -7 – 10-6 m 1,4.10-5 – 1,3.10-4 Các đám mây mỏng cao hệ khói, hạt pha phân tán giọt nước mà hạt nước rắn Sol khí sol lỏng điều chế phương pháp ngưng tụ phân tán Trong thiên nhiên người ta thấy sol khí dạng đám khói từ miệng núi lửa, vụ nổ, … phân tán tự nhiên chất rắn thành bụi nhỏ có kích thước khác khơng khí (sol khí đa phân tán) Sol khí điều chế từ phương pháp ngưng tụ thường có kích thước hạt đồng Khi ngưng tụ bão hòa cách làm lạnh, ứng dụng phản ứng hóa học để tạo khí sản phẩm lỏng,…người ta thường nhận sol khí đồng Ngưng tụ độ bảo hịa nhỏ thực hệ có mặt tâm ngưng tụ (các hạt khói, bụi, ion) trung tâm cơng nghiệp lớn khơng khí ln có sẵn trung tâm ngưng tụ (bụi, khói), nên người ta quan sát số ngày mưa nhiều vùng khác Ví dụ: Tạo mưa nhân tạo: phun bắn hố chất kích thích khối khơng khí lên tạo thành mây Hoá chất sử dụng giai đoạn CaCl 2, CaC2, CaO, hợp chất muối urê, aluminum nitrat Những hợp chất có khả hấp thụ nước từ khối khơng khí nên kích thích q trình ngưng tụ Tiếp theo giai đoạn tích luỹ Trong giai đoạn số lượng hạt nhân ngưng kết mật độ hạt mát tăng lên đám mây Trong giai đoạn cuối, máy bay phun vào khối mây loại hố chất chậm đơng gồm iốt bạc (AgI) băng khơ (CO đóng băng) Chúng gây nên tình trạng cân mức cao nhất, tạo nhiều hạt nước Khi kích thước hạt nước đủ lớn chúng rơi xuống đất Hình 8.14: Minh họa tạo mưa nhân tạo băng AgI Khác với sol lỏng, độ bền vững tập hợp sol khí thực tế khơng bề mặt hạt pha phân tán khơng có lớp điện tích kép, khơng có lớp vỏ solvat, khơng có màng hấp phụ dạng gel Trang 95 Tuy nhiên nhờ hấp phụ, với mức độ đó, ion, phân tử khác khơng khí bề mặt pha rắn tạo độ bền tập hợp đáng kể cho hệ sol khí Nhiều hệ sol khí độc hại, người ta không mong muốn tồn chúng, phải tìm cách loại bỏ sol khí Có hai phương pháp áp dụng Phương pháp điện: Electrophere Dưới tác dụng hiệu điện cao cỡ 90.000-100.000V electron chuyển từ catot đến anot với vận tốc lớn, làm ion hóa khơng khí, nhờ hạt bụi tích điện chuyển động nhanh tới điện cực tương ứng để phóng điện, sol khí bị phá hủy Phương pháp phá sol khí lọc qua thiết bị lọc đặc biệt điều chế từ giấy, vật liệu xốp Qua thiết bị lọc, hạt bụi giữ lại, khơng khí qua Sol khí áp dụng nơng nghiệp để xơng khói vườn cây, diệt trùng dạng mù, bụi, việc gây mưa nhân tạo, phương pháp nén khí để phun sương, phun nhũ kim loại , tạo mù nhiên liêu lỏng, Ví dụ: Lọc bụi tĩnh điện (ESP) thiết bị lọc bụi phương pháp tĩnh điện Ngun lý ESP là: Khi dịng khói qua điện trường (được tạo dòng điện chiều có hiệu điện cao) dịng khói bị điện li tạo thành điện tử, ion âm ion dương Bụi khói qua điện trường bị nhiễm điện, hạt bụi nhiễm điện bị hút phía điện cực trái dấu bám bề mặt điện cực Sau thời gian bụi bám bề mặt điện cực có chiều dày định hệ thống búa gõ, máy rung tách hạt bụi đưa phễu thu hồi Hình 8.14: Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) 8.2.5 Sol rắn: Sol rắn hệ vi dị thể bao gồm pha phân tán lỏng, rắn, khí mơi trường phân tán rắn Mặt dù pha sol rắn tồn khắp nơi tự nhiên, đời sống công nghiệp, nghiên cứu so với sol lỏng sol khí Một ví dụ cổ điển sol rắn thủy tinh hồng ngọc, chế tạo từ vàng với hàm lượng 0,01% phân tán thủy tinh Các sol pha rắn biết đến nhiều: men sứ, đá quí, (ví dụ: xaphia, hồng ngọc coridon tạo màu oxyt crom (hồng ngọc) oxyt coban (xaphia), muối mỏ xanh chứa Na kim loại dạng phân tán, hợp kim khác của kim loại, ví dụ: morencit, ddos pha phân tán Fe3C môi trường phân tán Fe thủy tinh bọt 8.2.6 Hợp chất cao phân tử 8.2.6.1 Tính chất bảo vệ hợp chất cao phân tử: Trang 96 Hình 8.15: Sơ đồ bảo vệ hệ keo kỵ lỏng cao phân tử bị solvat hóa mạnh: (a): bảo vệ tốt (b): tạo thành gel Dung dịch cao phân tử dùng bảo vệ cho hệ keo kỵ lỏng hệ phân tán thô: huyền phù, nhũ tương bọt, Do cao phân tử bảo vệ, ngưỡng keo tụ hệ keo kỵ lỏng chất điện ly tăng lên Thậm chí số trường hợp, keo kỵ lỏng trở thành hệ bền vững nhiệt động 8.2.6.1.1 Cơ chế bảo vệ: Các hạt keo kỵ lỏng hấp phụ lên bề mặt cao phân tử bị solvat hóa mạnh Do hạt keo kỵ lỏng có lớp vỏ solvat dày bao bọc, làm cho keo bền lúc va chạm (hình 8.15.a) Khi sử dụng cao phân tử bảo vệ cần lưu ý : - Nếu cao phân tử có khả phân ly, mang điện tích cao phân tử phải dấu với điện tích hạt keo Ví dụ cao phân tử mang điện tích dương bảo vệ keo dương ngược lại - Nếu cao phân tử có kích thước q lớn có cấu hình thẳng dài hệ keo kỵ lỏng chuyển thành khối gel, hạt đóng vai trị cầu nối, nối liền cao phân tử (hình 8.15.b) 8.2.6.1.2 Chỉ số bảo vệ Chỉ số vàng (chỉ số bảo vệ cao phân tử keo vàng) định nghĩa sau: khối lượng cao phân tử tối thiểu (mg) cần phải thêm vào 10mL keo vàng (nồng đồ khối lượng 0,006%) đủ để ngăn cản chuyển màu từ đỏ sang tím bị keo tụ mL dung dịch NaCl 10% Bảng 8.1 Đưa vài ví dụ Chỉ số bảo vệ keo theo kim loại khác tính tương tự CPT bảo vệ Chỉ số vàng (mg) Chỉ số hồng ngọc Gelatin 0,008 2,50 Cazein 0,1 0,4 Hemoglobin 0,05 2,0 Albumin 0,15 2,0 Tinh bột 25 0,002 8.2.6.2 Sự kết muối: Đó tượng thêm vào dung dịch cao phân tử lượng muối trung hòa (các chất điện ly mạnh), chất cao phân tử bị tách khỏi dung dịch Nếu cao phân tử hệ đa phân tán nhóm đồng đẳng có phân tử lượng lớn bị tách trước, nhóm có phân tử lượng nhỏ tách sau Trang 97 Nguyên nhân ion muối solvat hóa mạnh, tước bỏ dần lớp vỏ dung mơi cao phân tử dung dịch, ion solvat hóa mạnh kết muối tốt Trong dung dịch nước, khả kết muối ion chất điện ly xếp theo trình tự sau: Đối với anion: SO42- > Cl- > NO3- > Br- > I- > CNSĐối với canion: Li+ > Na+>K+ > Rb+ > Cs+ > Mg+2 > Ca+2 > Sr2+ > Ba2+ Như xét tượng kết muối dung dịch cao phân tử tượng keo tụ keo kỵ lỏng, chất khác Sự keo tụ keo kỵ lỏng liên quan đến điện bề mặt hạt keo, kết muối dung dịch cao phân tử giảm khả solvat hóa cao phân tử q trình thuận nghịch Khi thẩm tích hết muối gây kết muối cao phân tử hòa tan trở lại ban đầu 8.2.6.3 Sự hình thành gel Gel trạng thái lỏng hóa rắn, hình thành từ hệ keo dung dịch cao phân tử Gel có cấu trúc mạng khơng gian chứa đựng phần cịn lại chất lỏng sau hình thành mạng Gel hình thành từ dung dịch cao phân tử gọi thạch Quá trình biến đổi dung dịch keo dung dịch cao phân tử thành gel (hoặc thạch) khác với trình keo tụ gọi trình keo tụ cấu trúc Trong keo tụ thường dung dịch keo bị phân thành hai pha: môi trường lỏng phân tán pha phân tán Trong keo tụ cấu trúc không xảy phân riêng hai pha, toàn khối dung dịch chuyển vào trạng thái rắn, điểm hệ nồng độ pha phân tán hợp chất cao phân tử không biến đổi Các yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ cấu trúc là: kích thước hình dạng hạt keo, cao phân tử; nồng độ pha phân tán chất cao phân tử; nhiệt độ, thời gian nồng độ chất điện ly Điều kiện cần thiết cho tạo gel có bất đối xứng hình dáng hạt keo phân tử lớn hợp chất cao phân tử (hình đũa, hình kim, hình cánh hoa) Sự bất đối xứng lớn, dung dịch keo dung dịch cao phân tử dễ chuyển vào trạng thái gel nồng độ thấp Các vị trí đầu cuối hạt keo dạng hình đũa, hình kim, vị trí rìa hình cánh hóa có độ dày solvat hóa mỏng nhỏ so với vị trí khác Vì q trình tạo gel hạt có cấu hình bất đối xứng kết hợp với qua vị trí đó, tạo mạng cấu trúc khơng gian (hình 8.16), hốc mạng chứa đầy chất lỏng ổn định Như để tạo thành gel cần phải có điều kiện: hạt keo cao phân tử phải vừa có phần khơng bị solvat hóa có phần solvat hóa mạnh Nồng độ pha phân tán (của cao phân tử) lớn Ví dụ dung dịch nồng độ 2% gelatin lớn chuyển thành gel nhiệt độ phòng, dung dịch gelatin 0.5% lỗng khơng thể chuyển thành gel Nồng độ tối thiểu để hệ keo dung dịch cao phân tử chuyển sang trạng thái gel tùy thuộc vào chất hệ Ví dụ, sol axit silicic tạo gel nồng độ không nhỏ 3%, dung dịch aga tụ gel nồng độ 0,1% Trang 98 Hình 8.16: Sơ đồ tạo gel (thạch) Quá trình tạo gel giải thích sau: Nghĩa tùy thuộc điều kiện hệ keo, dung dịch cao phân tử chuyền thành gel Ngược lại, tùy thuộc yếu tố khác nhau, hệ gel chuyển thành dung dịch keo dung dịch cao phân tử Những hệ keo ưa lỏng dung dịch cao phân tử điều kiện ổn định chuyển thành gel Khi khối gel chịu tác động học phá vỡ liên kế mạng lưới khơng gian hệ gel chuyển thành trạng trái dung dịch keo dung dịch cao phân tử Khi ngừng tác động học khối gel lại phục hồi Sự biến đổi thuận nghịch gọi tượng xúc biến Khi nâng cao nhiệt độ, cường độ chuyển động nhiệt hạt keo tăng lên, liên kết chúng yếu Vì nhiệt độ tăng gel chuyển thành dạng sol Khi nhiệt độ giảm sol chuyển thành dạng gel Chất điện ly ảnh hưởng đến q trình tạo gel Một số ion có tác động nhanh q trình tạo gel Ví dụ: điều kiện chuẩn, dung dịch nước gluten 5% tụ gel 50 phút, có mặt ion SO 42tụ gel 25 phút, với ion CSN - dung dịch khơng tụ gel Bởi ion sulfat, SO 42- khử solvat hóa mạnh phân tử gluten, làm dễ dàng q trình tụ gel, cịn SCN - thúc đẩy solvat hóa phân tử gluten, đến mức chung khơng thể liên kết mạng khơng gian Q trình đơng tụ thạch xảy điều kiện: chất điện ly thêm vào dung dịch keo cao phân tử có tác dụng khử solvat hóa hạt keo (hoặc phân tử hợp chất cao phân tử) số vị trí (hai đầu phân tử, điểm nút, ) Nếu thêm chất điện ly vào dung dịch keo dung dịch cao phân tử hạt keo cao phân tử bị khử solvat hóa tồn lớp vỏ solvat xảy keo tụ thường kết muối, nghĩa phân riêng thành pha mà khơng tạo gel Q trình tạo gel không xảy tức thời mà với tốc độ phụ thuộc nồng độ pha phân tán, vào chất nồng độ chất điện ly đưa vào dung dịch Phụ chất chất tạo thành gel người ta phân chia gel thành gel cứng gel mềm Gel cứng hình thành từ hạt keo (SiO 2)m [TiO2]m, [V2O5]m Loại thêm nước sấy khơ tích gel biến đổi không đàng kể Gel mềm tạo thành cao phân tử có phân tử dài linh động (gelatin, aga-aga, cao su,…) Khi thêm nước sấy bớt nước tích gel biến đổi nhiều, loại có khả trưởng nở giới hạn không giới hạn Trang 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý Hóa keo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2009 [2] Lâm Ngọc Thiềm, Bài tập hóa lý sở, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2008 [3] Nguyễn Thị Thu, Hóa keo, Nhà xuất đại học sư phạm, 2002 Trang 100 Trang 101 Trang 102 Trang 103 ... điện hạt keo 78 7.2 Sự keo tụ chất điện ly 79 7.3 Động học keo tụ chất điện ly .80 7.4 Một số tượng keo tụ đặc biệt 81 7.4.1 Keo tụ ion hóa trị lớn... CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ KEO 1.1 Khái niệm hóa học chất keo Hố học chất keo khoa học nghiên cứu đặc tính hệ phân tán dị thể đặc biệt gọi hệ keo (hoặc dung dịch keo) trình xảy hệ Những hệ phổ... ngữ “chất keo? ?? không đơn dùng để chất có tính chất dính, mà vật chất vào trạng thái keo Tên gọi chất keo mang tính lịch sử, cịn chất vấn đề tính chất hố lý vật chất vào trạng thái keo - tức trạng