TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH TỪ DUNG DNCH CƠ SỞ LÝ THUYẾT pot

12/7/2010 604006- chương 7 11
TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT
TINH TỪ DUNG DNCH
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
-Kếttinhtừ dung dịch bão hòa, từ phản ứng trong
dung dịch lỏng - lỏng, rắn–lỏng …
-Cơ sở lý thuyết: + bảnchấtphản ứng trong dung dịch
+ giản đồ pha củahệ trong dung dịch
+ lý thuyếtquátrìnhkếttinh
Æ
Tính chấtsảnphẩmphụ thuộc: mức độ quá bão hòa
trong dung dịch, tốc độ tạomầm – phát triểnmầm, tốc độ
khuếch tán đếnbề mặtkết tinh….
12/7/2010 604006- chương 7 22
TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT
TINH TỪ DUNG DNCH
ÁP DỤNG
Dùng để chế tạovậtliệu ở dạng hạtvớikíchthước khác nhau,
từđơntinhthể lớn đếndạng bột phân tán siêu mịn.
CÁC PHƯƠNG PHÁP
Kếttinhtừ dung dịch bão hòa
Phương pháp kếttủa hóa học trong dung dịch
Phương pháp kếttinhtừ dung dịch các chấtnóngchảy(đọc)
Phương pháp sol –gel
Phương pháp chế hóa thủynhiệt(đọc)
12/7/2010 604006- chương 7 33
PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC
Dựavàophản ứng giữacácchấtthamgiaphản ứng để
tạorachấtcóđộ hòa tan nhỏ nhất trong môi trường
phản ứng – tách ra khỏihệ dướidạng chấtkémtan
CaCl

2
+ Na
2
CO
3
Æ CaCO
3
↓ + CaCl
2
NaAlO
2
+ 2 H
2
O Æ Al(OH)
3
↓ + NaOH
SiCl
4
+ O
2
Æ SiO
2
+ Cl
2
↑
Æ
Phản ứng hóa họcxảyrađể tách chấtkémtan là
phản ứng trao đổi, thủy phân, hay oxi hóa – khử.
12/7/2010 604006- chương 7 44
PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC

Quá trình kếttủa: gồmbagiaiđoạn
-Tạomầm
-Phát triểntạohạtsơ cấp
-Già hóa kếttủa
12/7/2010 604006- chương 7 55
ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA
HỌC ĐIỀU CHẾ Al
2
O
3
Phương pháp Bayer
boxit
Dd NaOH noùng
Natri aluminat
Al(OH)
3
t
0
Al
2
O
3
Æ Phương pháp kếttủahóahọctập trung vào khâu
chế biến Natri aluminat thành Al(OH)
3
Có 2 phương pháp: cacbonat hóa và dihydrat hóa
dung dịch aluminat
12/7/2010 604006- chương 7 66
Tính chấtcủa dung dịch aluminat
-Là hệ gồm3 cấutử Al

2
O
3
–Na
2
O – H
2
O
-Là hệđồng nhất, độ bềnvững phụ thuộc thành
phần, modun kiềm α
k
, môi trường, nhiệt đô
32
2
%
%
.645,1
OAl
ONa
k
=
α
α
k
tăng
Æ
giảmquábãohòaAl
2
O
3

Æ
tăng độ bềnvững
-Dung dịch aluminat là phức đơn nhân tích điệncủaion
nhôm: AlO
2
-
, Al(OH)
4
-
, AlO(OH)
2
-
, Al(OH)
4
.2H
2
O
-
…
12/7/2010 604006- chương 7 77
Tạokếttủa Al(OH)
3
bằng phương pháp cacbonat
Phản ứng xảyra:
NaAlO
2
+ CO
2
+ H
2

O Æ Al(OH)
3
+ Na
2
CO
3
Thựcraquátrìnhxảyraphứctạp:
NaAlO
2
+ H
2
O Æ Al
2
O
3
.3H
2
O + NaOH
CO
2
+ NaOH Æ Na
2
CO
3
+ H
2
O
Æ Modun kiềmgiảmdần Æ tạokếttủaAl
2
O

3
.3H
2
O
ÆMức độ tạopharắnphụ thuộc vào mức độ cacbonnat hóa
ÆYếutốảnh hưởng đếnkíchthướchạtlànhiệt độ và mầmtinh
thể
12/7/2010 604006- chương 7 88
Tạokếttủa Al(OH)
3
bằng phương pháp cacbonat
-Nhiệt độ t>80
0
C và có mầmthìchohạttinhthể
lớn, nhiệt độ thấptạohạtnhỏ.
-Không nên cacbonat hóa đến cùng vì silic dễ kết
tủa cùng nhôm làm giảm độ sạch củasảnphNm
12/7/2010 604006- chương 7 99
Tạokếttủa Al(OH)
3
bằng thủy phân khi có mầm
Nguyên tắc: thựchiệnphản ứng thủyphânbằng nướcvà
có chấttạomầm chính là sảnphNmthủyphântuầnhoàn.
Æ Dung dịch aluminat đượckhuấytrộnliêntụcmộtthời
gian khi có mặtcáchạtkếttủaAl
2
O
3
.3H
2

O
Điềukiệnphản ứng:
- N hiệt độ >70
0
C
-Lượng mầm ≈ 1,4 -1,5 lầnlượng Al
2
O
3
trongddaluminat
Ælượng kếttủathuđượckhithủy phân chia 2 phần: phần
tạomầm(70%) + phầnlọcrửalấysảnphNm(30%)
12/7/2010 604006- chương 7 1010
Tạokếttủa Al(OH)
3
bằng thủy phân khi có mầm
Các yếutốảnh hưởng đến quá trình
-Nhiệt độ
-Nồng độ dung dịch aluminat
-Modun kiềm
-Lượng mầmhồilưu
-Thờigianthủy phân
-Điềukiện quá trình liên tục hay gián đoạn
-Khuấytrộn…
12/7/2010 604006- chương 7 1111
PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL
Hệ phân tán = dung môi + chất tan
( môi trường phân tán chất phân tán)
m = m dm (lượng lớn) m ct (lượng nhỏ)
Rắn

Lỏng
Khí
Rắn
Lỏng
Khí
Khái niệm:
12/7/2010 604006- chương 7 1212
PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL
Sol: là một dung dịch keo chứa các tiểu phân có
kích thướctừ 1 – 100nm phân tán trong dung dịch
Gel: sựđông tụ (ngưng tụ) của sol thành mộtkhối
đông cứng ở trạng thái rắn–nửarắn, khi đóvẫncòn
giữ dung môi trong hệ (thường dướidạng polime)
Sol Æ Gel (khi để lâu hoặc khi xử lý)
12/7/2010 604006- chương 7 1313
Ætạomộtsol ở dạng phân tán keo
Ætạogel do tăng nồng độ phân tán và phát triển
thành dạng đông tụ
Æ chế hóa gel thu đượcsảnphẩm
Nguyên tắcphương pháp sol - gel
12/7/2010 604006- chương 7 1414
PHƯƠNG PHÁP SOL - GEL
Quá trình tạosol dựa trên :
-Phân tán chấtrắn trong dung môi tạo
dd keo hay sử dụng mộtddkeo
-Dùng dung môi thủyphântiềnchất để
tạohệ keo (Thủyphânmuối hay ankoxit
M(OR)
n)
Quy trình sol -gel

Thủyphân
hay phân
tán
Sol
Làm nóng
hoặcgiàhóa
Gel
SảnphNm
12/7/2010 604006- chương 7 1515
CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH SOL - GEL
12/7/2010 604006- chương 7 1616
Các phản ứng thủy phân
12/7/2010 604006- chương 7 1717
Phản ứng thủy phân củamuốikimloại đahóatrị
Æ Sự thủy phân ngưng tụ tạocáchệ keo, gel.
12/7/2010 604006- chương 7 1818
CHẾ TẠO SỢI QUANG HỌC SiO
2
Nguyên liệu: Hóa chất tinh khiết Si(OR)
4
trong đó R là
CH
3
-C
2
H
5
-….
Phản ứng thủy phân :
12/7/2010 604006- chương 7 1919

Giai đoạnngưng tụ acid silicxic Si(OH)
4
tạocácliênkết:
12/7/2010 604006- chương 7 2020
ÎKhi ngưng tụđạtkíchthướcxácđịnh : tạohạtkeo
Î Cho dung dịch sol chảy qua khuôn Æ tạogel
ÎTừ gel kéo sợi
ÎSấykhôđể đuổi dung môi (H
2
O, CH
3
OH)
ÎN ung thu SiO
2
12/7/2010 604006- chương 7 2121
ZEOLITE – PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP
Cấutrúccơ bảncủa
zeolite là tứ diện
12/7/2010 604006- chương 7 2222
ZEOLITE – PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP
Các tinh thể hợplại thành mạng không gian
12/7/2010 604006- chương 7 2323
ZEOLITE – PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP
Zeolite: 1 khoáng alumosilicat của kim loạihóatrị I,II có
cấutrúcvi xốp
(M
n+
)
x/n
(AlO

2
)
x
(SiO
2
)
y
.zH2O
Các kiểu zeolite:
-Zeolite kiểuX, Y,
A…ZSM-5
LTA: Zeolite A, LTL:
Zeolite L, BEA: Zeolite
Beta, GIS: Gismondine,
MFI: ZSM-5 (Zeolite
Socony Mobile No. 5),
MOR: Mordenite
12/7/2010 604006- chương 7 2424
Qui trình tổng hợp thông thường
Phương pháp tổng hợp:
-Đitừ silicat và aluminat
-Đitừ nguồntự nhiên,
biến tính các khoáng
alumosilicat như cao lanh,
bentonit
12/7/2010 604006- chương 7 2525
Tổng hợpzeoliteNaAtừ cao lanh