Bài giảng Hóa lý - Hóa keo - Chương 10: Các hệ phân tán - Hệ keo

Nội dung text: Bài giảng Hóa lý - Hóa keo - Chương 10: Các hệ phân tán - Hệ keo

1. Tính chaát ñoäng hoïc Tính chaát ñoäng hoïc Chuyeån ñoäng Brown (1828) Khueách taùn: quaù trình töï san baèng noàng ñoä  khueách taùn töï xaûy khi c  0  Chuyeån ñoäng Brown cuûa caùc phaân töû laø chuyeån ñoäng nhieät ~ kT  Ñònh luaät Fick I: dci dni Di  S  dt  Chuyeån ñoäng Brown cuûa caùc phaàn töû pha phaân dx taùn laø heä quaû va chaïm vôùi caùc phaàn töû moâi 2 dci d ci tröôøng phaân taùn.  Ñònh luaät Fick II: D  dt i dx2  Kích thöôùc phaàn töû phaân taùn > ~ 5 m thì phaàn töû gaàn nhö ñöùng im (khoâng Brown) RT k T  daïng caàu D  Quaõng ñöôøng chuyeån dòch trung bình 6  r  N 6  r Chaäm hôn nhieàu so vôùi söï khueách taùn trong dung dòch 7 8 AÙp suaát thaåm thaáu Tính chaát ñoäng hoïc Tính chaát ñoäng hoïc (i)c RT Sự sa lắng và cân bằng sa lắng Dung dòch ñieän ly i 1 i 1 Heä keo 9 10 Tính chất quang Tính chất quang Phaân taùn aùnh saùng - Hieäu öùng Tyndall (1868) Kính thöôùc haït keo Böôùc soùng aùnh saùng ñôn saéc 10-5 - 10-7 cm < 4.10-5 - 7.10-5 cm 1. Phaân taùn aùnh saùng 2. Haáp thuï aùnh saùng 11 12 2
2. Tính chất quang Tính chaát ñieän hoïc Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo AÙnh saùng qua heä keo bò phaân taùn vaø haáp thuï hấp thu giả  Beà maët keo thöôøng tích ñieän – ion taïo theá treân beà ' D (  ).C.l maët keo raén.  Löïc huùt tónh ñieän lôùp ion tích ñieän traùi daáu trong ' Pha loûng aùp saùt beà maët keo – lôùp ion ñoái.  f(,Ck ,n1 ,no ,d )  Lôùp ion taïo theá & lôùp ion ñoái lôùp ñieän tích keùp  AÙnh saùng qua heä keo bò phaân taùn vaø haáp thuï  Nguyeân nhaân caùc hieän töôïng ñieän ñoäng.  c  Beà daøy chòu aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng phaân taùn. f (r3 ) I0  c I Io e ln  Vai troø quan troïng giöõ heä keo beàn (khoâng keo tuï) I f (r 3 ) 19 20 Tính chaát ñieän hoïc Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo * Ion hoùa beà maët chaát raén: chuyeån moät soá ion vaøo dung dòch beà maët tích ñieän traùi daáu vôùi ion bò taùch ra. - + AuCl2H AuCl2 + H haït keo (-) * Haáp thuï ion treân beà maët pha raén: ion ñöôïc haáp thuï leân beà maët trung hoøa beà maët tích ñieän cuøng daáu ion ñoù: 2+ Cu trong dd CuSO4 haáp thuï leân thanh Cu. 21 22 Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo • Ion taïo theá: ion haáp thuï • LÑTK: lôùp caùc hay ion hoùa treân beà ion taïo theá, ion maët ñoái, coion phaân boá coù quy luaät treân beà maët • Ion ñoái: ion ngöôïc daáu pha ôû traïng ion taïo theá ñi vaøo dd thaùi caân baèng hay coøn laïi trong dd ñoäng • Coion: ion cuøng daáu ion taïo theá nhöng ôû trong dung dịch taïo söï caân baèng ñieän tích. 23 24 4
3. Tính chaát ñieän hoïc Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo Lôùp khueách taùn Lôùp khueách taùn RT 2 Dung dịch nước chất điện ly 1-1, T = 300K Khi lớn: [2ln ln( ) ln C ] 1 1 2 0 C (M) 10-1 10-3 10-5 10-7 z0F RT 0  : mật độ điện  (Å) 9,6 96 960 10000 4 .2 2 Khi 1 nhỏ: 1  tích bề mặt lớp  khuếch tán Dung môi không phân cực:  trăm/nghìn m 1 giảm khi C0 tăng 1 giảm khi z0 tăng 31 32 Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo Theá ñieän ñoäng zeta  0  1 d x 33 34 Particle Surface Shear Plane Lôùp ñieän tích keùp treân beà maët haït keo - Theá ñieän ñoäng zeta  - - I + NO 3 Na NO 3 - + • Thöïc teá khoâng ño I Na + + Na ñöôïc , chæ ño - Na + 1 I Na  - ñöôïc NO 3 + - Na I + + Na Na • beà maët tröôït + - Na I - =  NO 3 - - NO I + 3 + Na Na • d /dx caøng nhoû  + - Na caøng ít khaùc bieät I 1. Diffuse Double Layer 35 36 6
4. Tính chaát ñieän hoïc Tính chaát ñieän hoïc Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán Caùc hieän töôïng ñieän ñoäng theá ñieän ñoäng  Ñieän thaåm: Aùp hieäu theá coá ñònh vaøo heä keo dung Haèng soá ñieän moâi  moâi dòch chuyeån veà moät ñieän cöïc. Ñieän di: Aùp hieäu theá coá ñònh vaøo heä keo Caùc haït keo d òch chuyeån veà 1 ñieän cöïc. •  beù  beù. Hieäu öùng chaûy: Cho chaát loûng chaûy qua heä keo xuaát hieän ñieän theá chaûy (ño ñöôïc). (ngöôïc vôùi ñieän thaåm) Hieäu öùng sa laéng: Cho heä keo sa laéng xuaát hieän ñieän theá sa laéng (ño ñöôïc) . (ngöôïc vôùi ñieän di) 43 44 Tính chaát ñieän hoïc Caùc hieän töôïng ñieän ñoäng Ñieän thaåm & Ñieän di: Söï beàn vöõng cuûa Söï tích ñieän traùi daáu giöõa hai pha LÑTK heä keo Trong ñieän tröôøng moät chieàu: Phaàn + (-) Phaàn - (+) keùo theo caû dung moâi theo lôùp ñt ngoaøi. Hiệu ứng chaûy & sa laéng: Taùch haït keùo theo lôùp ñieän tích ngoaøi khaùc bieät theá. 45 46 keo öa loûng keo kî loûng Tính beàn vöõng (lyophinsol) (lyophobicsol) • töï phaân taùn  phaân taùn nhôø ngoaïi baát bieán theo löïc ñoä phaân taùn thôøi gian  khoâng beàn nhieät ñoäng. phaân boá cuûa pha  coù theå coù hieän töôïng phaân taùn trong phaân boá caân baèng giaû beàn do haøng raøo moâi tröôøng. theá naêng cao. 47 48 8
5. Ñoä beàn Keo tuï vaø keát tuï Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä beàn keo Coalescence - Keát tuï : keo tuï caùc Ñeán ñoä beàn sa laéng: Kích thöôùc, hình daïng keo, haït hoaøn toaøn dính chaäp laïi maát tính beàn hôïp theå maát tính beàn sa laéng Cheânh leäch khoái löôïng rieâng, Tröôøng löïc taùc duïng (ly taâm), Ñoä nhôùt dung moâi Ñeán ñoä beàn hôïp theå: Noàng ñoä haït keo, Lôùp ñieän tích keùp, lôùp voû solvat, Tính chaát cuûa dung moâi 55 56 Taùc duïng keo tuï cuûa CÑL Caùc yeáu toá quyeát ñònh tính beàn Keo + CÑL traùi daáu keo tuï • Haøng raøo tónh ñieän ñaåy • Taêng noàng ñoä chaát ñieän ly giaûm beà daøy lôùp ñieän tích keùp, giaûm theá ñieän ñoäng, giaûm khoaûng caùch vaø • Haøng raøo haáp phuï / solvat hoùa bao quanh haït löïc ñaåy tónh ñieän giöõa caùc haït keo. ngaên caùc haït taùc xuùc nhau • Ck : Ngöôõng keo tuï (noàng ñoä keo tuï), mmol/l • Ck : Laø noàng ñoä nhoû nhaát cuûa CÑL coù theå gaây keo tuï vôùi moät toác ñoä nhaát ñònh 57 58 Söï solvat hoùa caùc haït keo Taùc duïng keo tuï cuûa CÑL • Lôùp Solvat hoùa ñöôïc taïo thaønh do haáp phuï AÛnh höôûng cuûa ñieän tích ion CHÑBM hay CPT che phuû beà maët laøm ngaên caûn söï keo tuï xaûy ra. • Qui taéc Sunze - Hadi (Schulse H.- Hardy.D): • CPT & CHÑBM taïo trôï löïc cô hoïc - caáu theå vôùi Ion ngöôïc daáu vôùi ion keo coù taùc duïng gaây heä keokî loûng goïi laø chaát laøm beàn. Chuùng saép keo tuï vaø khaû naêng gaây keo tuï taêng leân tyû leä xeáp coá ñònh höôùng treân beà maët haït, coù khaû naêng thuaän vôùi moät soá baäc cuûa ñieän tích ion. laøm beàn heä khi noàng ñoä pha phaân taùn lôùn khaû naêng baûo veä cuûa CPT. 59 60 10