Kính siêu vi
Tuy lớn hơn phân tử nhiều nhưng hạt keo vẫn không thể nhìn thấy được bằng kính hiển vi quang học thường. Hạt keo làm phân tán ánh sáng và trở thành nguồn sáng thứ cấp. Như thế, về nguyên tắc có thể đếm được các điểm sáng, tức là các hạt keo, một cách trực tiếp. Do đếm được số hạt trong một thể tích hệ xác định, ta có thể suy ra nồng độ và kích thước hạt. Kính siêu vi là dụng cụ thực hiện mục đích trên.
- Hệ keo nghiên cứu được đặt trong cốc có nền đen (để hấp thu phần ánh sáng không bị các hạt keo phân tán). Cốc này có một cửa sổ để đón ánh sáng chiếu ngang từ nguồn sáng S tới.
- Nguồn sáng S được thấu kính L tập trung chiếu ngang vào hệ keo. Như thế chỉ những tia sáng do hạt keo phân tán là được chiếu lên mắt mà thôi.
Thực tế ta không quan sát trực tiếp được kích thước và hình dạng hạt keo (vì chỉ thấy được điểm sáng mà không thấy được hạt), nhưng các thông số đó có thể xác định một cách gián tiếp vì xác định được số lượng trung bình các hạt keo trong một thể tích nào đó.
mhat= 43.π.r3.γ Ví dụ: Một hệ keo có nồng độ khối lượng là C (g/cm3), trong thể tích V của hệ đó ta đếm được n hạt; như vậy 1 hạt chiếm thể tích là V/n (cm3), khối lượng 1 hạt sẽ là:mhat= Cn.V. (5.8) - Nếu hạt hình cầu có bán kính r và có tỉ trọng là γ thì: C.V n = 43.π.r3.γVậy: r=3√3.C.V 4.π.γ.n Do đó bán kính hạt keo sẽ là: (5.9) l=3√C.V
n.γ - Tương tự nếu hạt có hình lập phương thì chiều dài cạnh l của nó có thể tính được bằng :
Kính hiển vi điện tử
Trong 30 năm gần đây kính hiển vi điện tử đã được sử dụng rộng rãi có độ phóng đại hơn 105 lần. Dùng chùm electron có độ dài sóng 0,02 - 0,05 Ao, người ta có thể quan sát hay chụp được các hạt keo, từ đó xác định được kích thước hạt. Khả năng phân chiết của kính hiển vi điện tử có thể lên tới 5-10Ao. Tuy nhiên ứng dụng của kính hiển vi điện tử phần nào cũng hạn chế vì trong ống kính phải giữ độ chân không thật cao, các mẫu phải làm thật mỏng, cho nên tính chất của hệ keo cần nghiên cứu sẽ thay đổi nhiều. Kính hiển vi điện tử khác với kính siêu vi, nó cho phép nhìn trực tiếp hình dạng và kích thước hạt, nhưng không cho khả năng nghiên cứu trạng thái động học của hệ keo khí, keo lỏng (sol) và quá trình biến đổi của sự phân tán.
λ = uh.mNhư đã biết, bước sóng của dòng electron tỉ lệ nghịch với tốc độ chuyển động u và khối lượng của hạt m là:
(h là hằng số Planck)
Điện trường mạnh sẽ làm tăng tốc độ electron lên cho đến khi đạt giá trị (khoảng 10-9- 10-8cm). Với giá trị đó của bước sóng có thể quan sát được phân tử.
Hai phương pháp bổ sung cho nhau đã mở ra khả năng to lớn để nghiên cứu các hệ keo bằng thực nghiệm. Ngoài ra người ta còn sử dụng các phương pháp đo độ đục, phương pháp Roentgen ... để nghiên cứu các hệ phân tán.
Phương pháp đo độ đục
Phương pháp đo độ đục(độ phân tán ánh sáng) của hệ keo, cho phép xác định nồng độ và kích thước của chất phân tán. Cơ sở của phương pháp là so sánh độ đục của hệ nghiên cứu với một hệ đã biết nồng độ. Khi phân tán ánh sáng của 2 hệ dung dịch bằng nhau, ta có:C1.h1=C2.h2(5.11)
trong đó: C1, C2là nồng độ thể tích của chất phân tán. Khi C1= C2= C, ta có mối quan hệ sau: ν1. v1= ν2. v2= C
v2= ν1ν2.v1(5.12)