CÁC HỆ PHÂN TÁN CAO doc

1
Chương 16
CÁC HỆ PHÂN TÁN CAO
2
Dung dịch keo - Trạng thái keo
• 1657 : Glauber điềuchếđượcddcủa vàng dùng
để chữabệnh! (Vàng tan trong nước???)
• 1830 : Berzelius điềuchếđược“ddcủacáchchất
không tan” như dd FeS, dd AgCl, dd H
2
SiO
3
…
• NaCl dạng bộtmịn cho phân tán vào benzen thì
đượcdd, bột kim loạicũng tạo đượcdd…
)Thomas Graham đặttênchocácddđólà
DUNG DNCH KEO
) Trong dd keo, vậtchất ở TRẠNG THÁI KEO
Trạng thái keo và trạng thái kếttinhlànhững
dạng tồntạikhácnhaucủavậtchất
3
Dung dịch keo rấtphổ biếntrongđờisống & nhiều
ngành sảnxuất
• Nông nghiệp
: hạtkeotrongđấtgiúpgiữẩm, giữ
chấtdinhdưỡng cho cây trồng
• Dượcphẩm
: cần điềuchế các loạithuốcchứa
chất khó tan
• Thựcphẩm
: các thành phầntrongsữacần đồng

đều, không kếttủa
• Thuốc nhuộm, giấy ảnh
: cần phân bốđều, kết
dính lớncácchấthòatan
• Cao su, chấtdẻo: cầnchocácchất độndạng bột
• Giấy, sơn, xà bông, mựcviết, sx vậtliệu XD , …
4
• Tế bào sống luôn chứaddkeophứctạp ở
dạng gel, màng tế bàolàmàngbánthấm
• Máu, bạch huyết, chất nguyên sinh … là dd
keo
• Cơ thểđộng vật(xương, mô, cơ, bắp…) là
trạng thái tạocấuthể củahệ keo
Ởđâu có sự sống, ở đócóddkeo!
5
I. HÓA KEO
Hóa keo là hóa họccủacácvậtthể thực
Hóa keo nghiên cứuvề các hệ vi dị thể (các hệ
phân tán) trên cơ sở các hiệntượng bề mặt,
cũng như tính chất lý hóa chung chấtcủacác
hợpchất cao phân tử và dung dịch của chúng
6
HỆ PHÂN TÁN
là hệ gồm 1 môi trường liên tụcvàcáctiểuphân
(các “hạt”) có kích thướcnhỏđượcphântán
đồng đều trong môi trường đó.
Môi trường phân tán
`
Pha phân tán
Ví dụ:

sương mù, khói, bụi, nước xà phòng, sữa
7
PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN
Keo khí (sol khí)
PHA PHÂN TÁNMÔI
TRƯỜNG
PHÂN TÁN
Keo rắn,
Hợpkim
Nhũ tương rắn,
Gel
Đáxốp, Mao
quảnxốp
RẮN
Huyềnphù,
KEO (sol)
Nhũ tươngBọt
LỎNG
Khói, BụiMù, Mây
-
KHÍ
RẮNLỎNGKHÍ
8
ĐỘ PHÂN TÁN = 1/d
Keo điểnhình
10
–5
÷ 10
–7
Hệ phân tán

CAO
Khói, thể xốp
10
–4
÷ 10
–5
Hệ phân tán
TRUNG BÌNH
Huyền phù
Nhũ tương
> 10
–4
Hệ phân tán
THÔ
VÍ DỤ
KÍCH THƯỚC
HẠT (LỖ XỐP)
cm
TÊN HỆ
9
TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO
• Trong suốtnhư dd thực, qua giấylọcdễ dàng
• Không qua được màng bán thấm
• Không bền: sẽ bị kếttủanếuthêmchất điệnly
hay thay đổi nhiệt độ …
• Kích thướchạtcỡ trung gian, làm cho:
– Bề mặtdị thể cực đại >tính chất khác biệt
– Phân tán ánh sáng
ª Nghiên cứusâuvề DUNG DNCH KEO
10

DUNG DNCH KEO
•Môitrường phân tán: LỎNG - Pha phân tán: RẮN
• KEO ƯA LỎNG : hạtkeotương tác mạnh với
môi trường lỏng, tạo thành lớpvỏ solvat hóa
• KEO KỴ LỎNG : hạt keo không tương tác với
môi trường, không tạothànhlớpvỏ solvat hóa
Ví dụ: keo Ag, keo oxyt kim loại, keo AgI …
• HYDROSOL : dd keo có dung môi là nước
• ALCOSOL : dd keo có dung môi là rượu
11
DUNG DNCH KEO
• Khi tăng nồng độ các hạt:
• Keo ưalỏng chuyển thành trạng thái GEL
• Keo kỵ lỏng bị kếttủa
• KEO THUẬN NGHNCH: kếttủa khô có thể hòa
tan lạitrongmôitrường phân tán tạokeo
ví dụ: dd các hợpchất cao phân tử
• KEO BẤT THUẬN NGHNCH: ngượclại
ví dụ: các keo kỵ lỏng
12
II. CẤU TẠO HẠT KEO
HẠT KEO = MIXEN
NHÂN :
- Chất khó tan/ít tan trong
môi trường
- Ion TạoThế bị hấpphụ
chọnlọc trên chất khó tan
- LỚP ION BAO QUANH :
là các Ion đối củaion tạo
thế

NHÂN
MIXEN
Keo dương – Keo âm: do ion tạothế quyết định
13
• Lớpion tạothế tạothànhbằng cách :
• Ion hóa bề mặtchấtrắn
• Hấpphụ các ion trên bề mặtchấtrắn:
các ion phảigiống ion trong mạng tinh
thể củachấtrắn
• Hạt keo & Dung dịch keo trung hòa điện
Cấutạocủahạt keo quyết định nhiềutínhchất
quan trọng củahệ keo: tính chất điện,
khả năng hấpphụ, tính b
ền
14
Tính chất quang học của hệ phân tán khác với của hệ
phân tử Ư dựa vào tính chất này để khảo sát kích
thước của hạt trong pha phân tán, hình dạng, cấu tạo
pha phân tán.
• Chiếu 1 chùm sáng qua hệ keo thì ánh sáng có thể:
 Phản xạ : do dung dòch phân tử, hệ keo
 Khúc xạ : do dung dòch phân tử, hệ keo
 Bị nhiễu xạ : do hệ keo
 Truyền suốt
III. TÍNH CHẤT QUANG HỌC
CỦA HỆ KEO
15
Hiệntượng ánh sáng giúp nghiên
cứuhệ keo
Hiệu ứng Tyndall

16
Hiệu ứng Tyndall
là hiệntượng tạo thành 1 dải sáng hình nón cụt
khi cho chùm sáng đi qua môi trường lỏng
hay khí, trong đócóchứacáchạt phân tán
vớikíchthướckeo.
ÎHình nón Tyndall
Nguyên nhân:
DO SỰ PHÂN TÁN ÁNH SÁNG BỞI CÁC
HẠT KEO
17
• Khi chiếu ánh sáng qua hệ dò thể, tia sáng gặp
các hạt. Tùy kích thước các hạt, độ dài sóng
của ánh sáng, thì:
 Nếu r > λ thì ánh sáng bị phản xạ
)trong các hệ huyền phù thô, nhũ tương,
sương mù, bụi
 Nếu r < λ thì có ánh sáng bị nhiễu xạ → ánh
sáng bò phân tán
) trong hệ keo có kích thước 1 – 100nm
18
Phương trình Rayleigh
• Cường độ ánh sáng phân tán I
pt
sẽ phụ
thuộc cường độ tia tới và tính chất của hệ keo:
•
2
22
2

3
12
0
22 4
12
.
24. . . .
2.
pt
nn
V
I
I
nn
ν
π
λ
⎛⎞
−
=
⎜⎟
+
⎝⎠
n
1
, n
2
: chiết suất pha
phân tán và môi
trường phân tán

ν: nồng độ hạt keo
V: thể tích một hạt
λ: độ dài sóng
I
0
: cường độ tia tới
19
SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG
(
)
'
0
.
kCd
IIe
ε
−+
=
0
.
Cd
IIe
ε
−
=
Trong hệ keo, ánh sáng đồng thời bò phân tán
hấp thu, do đó áp dụng đònh luật Lambert –
Beer phải kể đến hiện tượng “hấp thụ giả”:
k’.C: hệ số hấp thụ giả do
phân tán ánh sáng.

k’ = f(r)
Đònh luật Lambert – Beer
20
DỤNG CỤ QUANG HỌC ĐỂ
NGHIÊN CỨU HỆ KEO
KÍNH SIÊU HIỂN VI
• Q = Hồ quang
• L
1
, L
2
= hệ thống thấukính
• K = dung dịch keo
• H = kính hiển vi thường
21
IV. TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC
CỦA HỆ KEO
CHUYỂN ĐỘNG
BROWN
Là chuyển động
khơng ngừng của
các hạt pha phân
tán trong hệ keo.
Các hạt khơng
va chạm nhau
khi chuyển động.
22
Tính chất
¾Chuyển động Brown không yếu đi theo thời
gian, không phụ thuộc nguồn năng lượng bên

ngoài, tăng lên khi nhiệt độ tăng.
¾Chuyển động Brown phụ thuộc kích thước hạt:
–hạt nhỏ thì chuyển động nhanh & quãng
đường dài.
–hạt càng lớn thì càng chuyển động chậm &
quãng đường ngắn.
–hạt quá lớn thì chuyển động Brown tắt dần
23
Nguyên nhân của chuyển động Brown
• Do chuyển động nhiệt, các phân tử dung môi di
chuyểntheocáchướng khác nhau & bởicác
lực khác nhau Î va đậpvớicáchạtkeo
• Trong 1 giây có hàng nghìn cú va đậptừ mọi
phía
> những va đập không cân bằng nhau, xô đẩy
hạt keo không cho nó đứng yên
24
SỰ KHUẾCH TÁN CỦA HỆ KEO
• Rấtchậmchạp!!! Để di chuyển1cm:
– hạtkeotốn3 năm
– phân tử trong dd thường chỉ cần vài giờ
• Chỉ khuếch tán khi dd keo tiếpxúcvới dung
môi tinh khiết
> dung dịch keo không đi qua màng bán thấm
(màng tế bào)
25
Phương pháp thẩmtách
Phương pháp thẩmtáchdựa trên cơ sở tốc
độ khuếch tán khác nhau của các ion & các
hạt keo qua màng bán thấm

> tách bỏ các chất điệnlycótrongdd
keo để làm sạch hệ keo
Màng bán thấm
: colodion, xenlophan, giấy
da cừu, màng thựcvật,
Phương pháp siêu lọc