Hệ phân tán khí(bọt khí) trong chất lỏng gọi là hệ phân tán bọt. Đó là hệ thống bọt, được tạo ra khi thổi mạnh chất khí (không khí, CO2…)vào một chất lỏng tạo bọt hoặc vào một chất lỏng có chất tạo bọt. Chất tạo bọt thường là chất hoạt động bề mặt như axit béo, xà phòng, protêin , saponin… (Đó cũng thường là chất tạo nên tính bền cho nhũ tương D/N)
Lỏng
Khí
Chất tạo bọt hấp phụ trên 2 màng của lớp chất lỏng – xem hình VI.6.
Ở đây chúng ta chỉ đề cập đến hệ thống bọt (có ý nghĩa trong ngành sản xuất và đời sống) Bọt bao gồm các tế bào khí đa dạng tạo nên cấu trúc xốp tổ ong. Hệ thống bọt tuy có diện tích bề mặt lớn, nhưng năng lượng bề mặt là cực tiểu để bọt tồn tại được. Thoả mãn quy tắc đó thì trên 1 cạnh lỏng của bọt luôn luôn có 3 màng tạo nên với nhau một góc 1200 và ở một điểm chỉ có thể tạo 4 cạnh đi qua. Các bọt khí sắp xếp sít nhau làm cho bọt có tính bền vững cơ học nào đó.
Bọt sau khi hình thành sẽ bị phá huỷ. Hệ có chất tạo bọt có sức căng bề mặt nhỏ, nhưng khi tạo thành, hệ đã nhận năng lượng (để tăng số lượng hạt bọt). Do đó sẽ có quá trình tự diễn theo chiều giảm năng lượng, theo cách màng chất lỏng không ngừng chảy dồn theo chiều sức hút của trọng lực. Vì thế màng mỏng dần. Cho đến khi độ dày của màng bọt nhỏ hơn 10-5 cm thì mầu sắc (do sự khuếch tán ánh sáng) của màng thay đổi hẳn. Từ đa sắc chuyển thành không sắc (không còn tính khuếch tán ánh sáng) và sau đó bọt vỡ
Vậy hệ thống bọt không có tính bền động học, còn tính bền tập hợp rất phụ thuộc bản chất và nồng độ chất tạo bọt. Các chất tạo bọt có khảnăng tạo thành các màng bề mặt bão hòa và tạo dung dịch có độ nhớt cao sẽ tăng tính bền cơ học cho bọt.
Công nghệ tạo bọt được sử dụng nhiều trong kỹ thuật: tạo màng xốp, tuyển nổi, chế tạo bia và nước giải khát, tạo chế phẩm cứu hoả… Tuy nhiên sự tạo bọt cũng gây nên nhiều trở ngại cho hệ như: ngăn cản sự bay hơi trong nồi chưng, tạo ra hệ dị thể… Trường hợp ấy cần thêm vào chất chống tạo bọt. Ví dụ: rượu (như rượu amylic, octylic được dựng nhiều) và ete thông thường.
n
∑ n
ni : số hạt i trong hệ Mi: khối lượng 1 hạt i
Trị số M n tính được từ các phương pháp cho phép xác định nồng độ chất phân tán. Khối lượng trung bình khối hoặc khối lượng trung bình tính theo khối lượng của hạt tính theo công thức. ∑ n M 2 M = i i ∑ i (I.11) w w
wi: khối lượng của tất cả các hạt i
Trị số M w được suy ra từ các phương pháp cho phép xác định kích thước hạt.
Luôn thấy M w >
M n
, nếu là các phân tử đơn giản thì M n = M w
Độ đa phân tán của hệ tính bằng tỷ số giữa khối lượng trung bình khối và khối lượng trung bình số của các hạt.
β = M w M n β: độ đa phân tán (I.12) Nếu β = 1 hoặc tử đơn giản. M n =
M w thì hệ là đơn phân tán, thường thấy ở hệ gồm những phân
Nếu β>1 hoặc M
w > M n
thì hệ là đa phân tán. Khi β>>1 thì mức độ đa phân tán của
hệ rất rộng, đó là hệ gồm các hạt rất khác nhau về kích thước hoặc khối lượng.
ước 1 đơn vị khối lượng ở đầy bằng 103đvC cho phù hợp với các hạt, khối lượng hạt này là 100đơn vị):
Hệ A gồm 100 hạt, khối lượng mỗi hạt là 1 đơn vị và 1 hạt khối lượng 100 đơn vị.
Hệ B gồm 100 hạt, khối lượng của mỗi hạt là 1 đơn vị và 100 hạt khối lượng mỗi hạt là 100 đơn vị.
Hãy tính độ đa phân tán của mỗi hệ? Giải:
Áp dụng các công thức I.11; I.10 và I.12 đối với hệ A:
2 2 M = (100 × 1 ) + (1 × 100 ) = 50,5 w (100 ×1) + (1×100) đơn vị M = (100 × 1) + (1 × 100) = 1,99 n 100 + 1 đơn vị β = 50,5 ≈ 25,37 1,99 và đối với hệ B: 2 2 M = (100 × 1 ) + (100 × 100 ) = 99 đơn vị w (1×100) + (100 ×100) M = (100 × 1) + (100 × 100) = 50,5 đơn vị n 100 + 100
50,5 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Như vậy các hệ A và B đều là đa phân tán, nhưng mức độ đa phân tán của hệ A lớn hơn hệ B hàng chục lần. Nghĩa là sự sai khác của các hạt (về khối lượng hoặc kích thước) trong A lớn hơn trong B nhiều lần.