II. ÐỊNH LUẬT DỜI ÐỔI MỨC CÂN BẰNG LE CHÂTELIER
5.Tính chất của dung dịch điện ly-Hệ số Vant Hoff
dung môi. Trong trường hợp chất tan phân ly, tức dung dịch thu được là dung dịch điện ly, để áp dụng được cần phải có sự hiệu chỉnh bằng cách thêm một hệ số thích hợp i, được gọi là hệ số Vant Hoff.
Hệ số i tính theo lý thuyết cho một chất là tổng số mol ion mà 1 mol chất tan có thể phân ly ra, hay nói cách khác là số ion ứng với công thức của chất. Ví dụ NaCl có i =2, . Nhưng thực tế giá trị i xác định được bằng thực nghiệm thường nhỏ hơn giá trị i tính được bằng lý thuyết. Ðiều này cho thấy rằng trong dung dịch thực sự không phải chất tan hoàn toàn phân ly thành các ion riêng lẻ, độc lập mà sẽ một phần tồn tại dưới dạng cặp ion. Ðối với các dung dịch càng loãng thì giá trị i càng gần với giá trị lý thuyết. Ðối với các chất tan tạo ion có điện tích lớn thì giá trị i càng khác biệt đáng kể so với lý thuyết. Ðiều này nói lên rằng các dung dịch có ion mang điện tích lớn, sự hình thành các cặp ion xảy ra mạnh. Các phương trình áp dụng cho dung dịch điện ly cũng có dạng tương tự như các phương trình đã trình bày nhưng được bổ sung thêm hệ số Vant Hoff.
Bảng 5.6. Bảng giá trị i của một số chất điện ly khác nhau tính theo lý thuyết và thực nghiệm (0,05m)
Chất điện ly i lý thuyết i thực nghiệm NaCl MgCl2 MgSO4 FeCl3 HCl Ðường 2 3,0 2,0 4,0 2,0 1,0 1,9 2,7 1,3 3,4 1,9 1,0 6). Dung dịch keo
a). Khái niệm và phân loại hệ keo
Các chất tồn tại dưới dạng các hạt có kích thước khác nhau. Một số hạt như hạt cát có thể nhìn thấy bằng mắt thường; một số khác như các tế bào vi khuẩn không thể nhìn thấy bằng mắt thường nhưng có thể quan sát thấy nhờ kính hiển vi quang học; với các kính hiển vi chuyên dụng hiện đại có thể phát hiện được cả nguyên tử.
Người ta định nghĩa Các hạt có kích thước hơn phân tử và ion nhưng không đủ lớn để có thể quan sát
được bằng kính hiển vi quang học được gọi là các hạt keo.
Hạt keo là một hệ phức tạp tạo nên bởi một số lượng lớn khoảng từ nguyên tử, có khối lượng
Hạt keo có thể là chất vô cơ hay hữu cơ. Hầu như tất cả các chất đều có thể tồn tại ở dạng keo.
Một hệ keo luôn luôn bao gồm các hạt keo gọi là chất phân tán và một chất làm môi trường phân tán. Môi trường phân tán quan trọng thường gặp là nước và không khí.
b). Tính chất của hệ keo
Các hệ keo có tính chất tương tự như dung dịch. Các hạt keo không tách ra khỏi hệ như các hạt có kích thước lớn khác, và có thể xuyên qua được giấy lọc. Tuy nhiên tốc độ khuếch tán của các hạt keo trong hệ chậm hơn tốc độ khuếch tán của các hạt trong dung dịch như phân tử và ion.
Sự tán xạ ánh sáng cũng là một thuộc tính quan trọng của hệ keo. Khi chiếu ánh sáng đi qua một hệ keo ta có thể quan sát đường đi của chùm sáng từ mặt bên thẳng góc với phương truyền của chùm sáng. Ðây là hiệu ứng Tyndall được dùng để phân biệt hệ keo với dung dịch.
Ðộ tăng nhiệt độ sôi, độ hạ nhiệt độ đông đặc, độ giảm áp suất hơi và áp suất thẩm thấu cũng phụ thuộc vào các hạt keo có trong hệ.
Do kích thước nhỏ nên các hạt keo có tỷ lệ bề mặt lớn so với thể tích của hạt keo nên các hạt keo có khả năng hoạt động bề mặt lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử và ion có mặt trong hệ.
c). Phân loại hệ keo
Một phương pháp phân loại các hệ keo rất thường được sử dụng là dựa trên trạng thái vật lý của hạt keo và môi trường phân tán. Bảng 5.7 trình bày cách phân loại hệ keo theo phương pháp này.
Một phương pháp quan trọng khác để phân loại hệ keo là dựa vào hình dạng của hạt keo. Dạng không gian 3 chiều giống như quả bóng, dạng không gian hai chiều giống như tấm phim, dạng không gian một chiều như sợi chỉ. Hình dạng khác nhau này làm cho việc phân loại các hạt keo chiều dài hoặc đường kính rất khó khăn.
Bảng 5.7. Phân loại hệ keo
Ví dụ Môi trường phân tán Chất phân tán Loại hệ
Sương mù Khí Lỏng aerosol lỏng
Khói Khí Rắn aerosol rắn
Sữa Lỏng Lỏng Nhũ tương
Sơn Lỏng Rắn Dung dịch keo
Hợp kim Rắn Rắn Dung dịch keo rắn
Kem Lỏng Khí Bọt
Các tính chất cơ học của hạt keo phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng hạt keo: ví dụ hạt keo có dạng hình cầu sẽ có độ nhớt nhỏ hơn các hạt keo có dạng hình sợi.
Ngoài ra người ta còn phân biệt hệ keo dựa trên tính kỵ nước hay ưa nước.
Trung tâm của hạt keo có thể là tinh thể ion rất nhỏ, hoặc có thể là một nhóm phân tử, hoặc chỉ có thể là một phân tử kích thước lớn. Chúng hấp thụ một lớp ion có cùng điện tích từ môi trường, lớp ion này đến lượt nó lại hấp thụ một lớp ion có điện tích trái dấu bao quanh, kết quả dẫn đến các hạt keo phần bên ngoài đều có cùng điện tích. Do có cùng điện tích nên các hạt keo sẽ đẩy nhau, không thể kết hợp lại được thành hạt có kích thước lớn tách ra khỏi hệ. Chính lực đẩy tĩnh điện này làm cho hệ keo bền trong một khoảng thời gian dài.
e). Phương pháp điều chế keo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chúng ta có thể tạo ra hệ keo bằng cách tạo ra các hạt có kích thước hạt keo và phân tán chúng vào môi trường. Hạt có kích thước hạt keo có thể được tạo thành bằng hai phương pháp:
- Phương pháp phân tán: bằng cách phân chia các hạt có kích thước lớn thành các hạt có kích thước hạt keo, ví dụ nghiền mịn bột màu.
- Phương pháp cô đặc: kết hợp các hạt có kích thước nhỏ với nhau tạo thành các hạt có kích thước hạt keo, ví dụ: mây được hình thành khi có lượng lớn các phân tử nước đông tụ lại, chúng sẽ tạo ra các giọt nước rất nhỏ.
Một số ít chất rắn khi cho vào nước, chúng tự phân tán một cách tự nhiên vào nước, và hình thành hệ keo- Gélatin, hồ, bột thuộc loại này và quá trình này được gọi là sự pepti hóa. Các hạt đó, bản thân chúng đã có kích thước của hạt keo, nước chỉ làm nhiệm vụ phân tán chúng- Sữa được điều chế với kích thước của hạt keo bằng cách làm khô các hạt nước từ các tia sửa.
Một hệ nhũ tương được điều chế bằng cách lắc chung hai chất lỏng không có khả năng tan lẫn vào nhau. Sự lắc mạnh làm vỡ chất lỏng thành các hạt nhỏ có kích thước hạt keo và phân tán chúng vào nhau. Tuy nhiên các hạt chất lỏng của chất phân tán thường có khuynh hướng tái hợp với nhau, hình thành giọt lớn hơn và sau đó tách thành hai lớp chất lỏng riêng biệt-do đó để làm cho các hệ keo này bền vững phải sử dụng các chất nhũ hóa-ví dụ: sửa là một hệ nhũ bền của các hạt mỡ trong nước với chất nhũ hóa là casein. Nước sốt là hệ nhũ của dầu trong giấm với chất nhũ hóa là lòng đỏ trứng. Các chất dầu loang trên biển rất khó làm sạch do xảy ra sự tạo nhũ giữa dầu và nước.
Các chất bẩn, dầu mỡ bám trên vải, sợi bị hút bởi mạch hidrocacbon của xà phòng hay bột giặt hình thành các hạt keo lơ lững trong nước và do đó dễ dàng bị rửa sạch bởi nước
Phương pháp cô đặc thường đi kèm với các phản ứng hóa học. Ví dụ keo hidroxit sắt (III) taọ ra bằng cách cho dung dịch muối sắt (III) đậm đặc vào nước nóng, dung dịch nhũ vàng có thể tạo ra bằng cách khử trong dung dịch rất loãng bởi aldehyt.