các hệ phân tán

CHƯƠNG 6. CÁC HỆ PHÂN TÁN
(Hệ keo, hỗn dịch, nhũ tương)
TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ CẤU TẠO CỦA TIỂU PHÂN KEO
•
Các hiện tượng: Điện di, điện thẩm thấu, thế chảy, thế sa lắng
CẤU TẠO LỚP ĐIỆN KÉP TRÊN BỀ MẶT RẮN TP KEO
•
Nguyên nhân bề mặt rắn có tích điện:
•
Sự hoà tan các ion từ bề mặt (nhờ solvat hoá)
•
Sự phân ly của các phân tử bề mặt (nhờ tác động của dung môi, biến đổi hoá học)
•
Sự hấp phụ các ion từ dung dịch lên bề mặt rắn (do hệ cần trung hoà điện, giảm năng lượng )
CẤU TẠO LỚP ĐIỆN KÉP TRÊN BỀ MẶT RẮN TP KEO
Về cấu tạo lớp điện kép:
•
Lớp hấp phụ: Ở sát bề mặt rắn, di chuyển theo TP keo, trung hoà một phần điện tích bề mặt tiểu phân
•
Lớp khuếch tán: Tiếp theo lớp HP, gồm các ion khuếch tán, bề dày lớp KT lớn hơn lớp HP, là số ion trung
hoà hoàn toàn điện tích bề mặt rắn
•
Bề mặt trượt: Nằm giữa lớp HP và lớp KT
Về điện thế của lớp kép:
•
Điện thế bề mặt: Tại bề mặt có điện thế φ
0
•
Thế điện động: Tại bề mặt trượt có điện thế Zeta (ζ)
•
Điện thế giảm tuyến tính trong lớp HP từ φ

0
đến ζ
•
Sơ đồ minh hoạ cấu tạo và điện thế lớp kép
CẤU TẠO LỚP ĐIỆN KÉP TRÊN BỀ MẶT RẮN TP KEO
Về quan hệ giữa các đại lượng và bề dày lớp KT (d)
•
Thông thường φ0, ζ cùng dấu (do lớp HP chưa trung hoà hoàn toàn điện tích bề mặt rắn)
•
Trường hợp φ0, ζ ngược dấu (do số ion HP lên bề mặt quá lớn, tạo sự tích điện quá thế)
•
ζ và d có quan hệ tỷ lệ thuận, quyết định độ bền của hệ keo
•
Sơ đồ minh hoạ mối quan hệ d,φ0, ζ
CẤU TẠO LỚP ĐIỆN KÉP TRÊN BỀ MẶT RẮN TP KEO
Mô hình cấu tạo tiểu phân keo
•
Mô hình trạng thái tĩnh (sơ đồ)
•
Mô hình trạng thái động (sơ đồ)
•
Mô tả nhân keo, lớp HP, lớp KT
Công thức cấu tạo tiểu phân keo
•
Trường hợp nhân keo tích điện âm
•
Trường hợp nhân keo tích điện dương
•
(Nêu trường hợp xảy ra, ví dụ, viết công thức cấu tạo)
ĐIỀU KIỆN BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Tương tác giữa các tiểu phân gây keo tụ:
•
Độ bền vững tập hợp của hệ keo và sự keo tụ
•
Lực tương tác giữa các tiểu phân keo (lực tổng hợp của lực đẩy và lực hút)
•
Phân tích đồ thị tương quan lực đẩy và lực hút giữa hai tiểu phân keo, rút ra điều kiện bền vững của hệ
keo
Điều kiện bền vững của hệ keo:
•
Kích thước tiểu phân keo đủ nhỏ
•
Thế bề mặt và thế điện động đủ lớn
•
Bề dày lớp khuếch tán đủ lớn
ĐIỀU KIỆN BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền tập hợp của hệ keo:
Ảnh hưởng của dung môi:
–
Độ phân cực của dung môi bé sẽ làm giảm sự phân ly của các phân tử, giảm φ
0
, giảm độ bền hệ
keo
–
Độ nhớt của dung môi thấp, các TP sẽ có động năng lớn dễ gây keo tụ
–
pH của môi trường ảnh hưởng gián tiếp qua chất bảo vệ keo
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
–
T

o
tăng làm tăng quá trình phản hấp phụ, giảm φ
0
–
T
o
tăng làm giảm độ nhớt môi trường
–
T
o
tăng làm tăng động năng của tiểu phân
ĐIỀU KIỆN BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Ảnh hưởng của chất điện ly trơ:
–
Chất ĐL trơ không phản ứng với các chất trong hệ, không bị HP, do đó không làm thay đổi φ
0

–
Chỉ ảnh hưởng mạnh đến d và ζ
–
Do đó, khi thêm lượng nhỏ chất ĐL trơ ít tác động tới độ bền của hệ keo
–
Khi thêm lượng lớn chất ĐL trơ, d giảm, cân bằng giữa lớp HP và lớp KT thay đổi làm giảm ζ, hệ keo
không bền
ĐIỀU KIỆN BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Ảnh hưởng của chất ĐL không trơ:
–
Chất ĐL không trơ có thể thâm nhập, liên kết với bề mặt rắn, tđ vào lớp bề mặt, lớp HP, lớp KT
–
Do đó, khi thêm lượng nhỏ chất ĐL cùng dấu làm tăng độ bền của hệ keo do làm tăng φ

0
, ζ, d
–
Nếu thêm chất ĐL cùng dấu đến lượng đủ lớn sẽ làm giảm φ
0
, ζ, hệ sẽ keo tụ
–
Khi thêm lượng nhỏ chất ĐL ngược dấu làm giảm mạnh φ
0
, ζ, gây keo tụ
–
Nếu thêm chất ĐL ngược dấu vừa đủ thích hợp có thể làm đổi dấu điện tích TP keo, không gây keo
tụ
PHƯƠNG TRÌNH RAYLEIGH VỀ CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG KHUẾCH TÁN
n
2
1
– n
2
0
1 + cos
2
α Nv
2
I
KT
= I
o
. . . n
2

o
l
2

λ
4

n
1
: Chiết suất của pha phân tán
n
o
: Chiết suất của môi trường phân tán
N : Số tiểu phân phân tán
l : Khoảng cách từ tiểu phân đến vị trí quan sát
v: Thể tích tiểu phân phân tán
λ: Độ dài bước sóng ánh sáng tới
PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ ĐỤC
Ứng dụng xác định nồng độ hệ keo
Nguyên tắc: 2 chùm tia sáng có cùng cường độ chiếu vào 2 dịch keo mẫu thử và mẫu chuẩn (có nồng độ đã
biết) => nồng độ mẫu thử
Nguyên lý: Thay đổi bề dày lớp dịch keo hoặc thay đổi vị trí nêm quang học để I
KT
bằng nhau