Bài giảng hóa keo chương 3 tính chất của các hệ keo

TÍNH CHẤT CÁC HỆ KEOTÍNH CHẤT CÁC HỆ KEO
CHƯƠNG 3CHƯƠNG 3
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ
- Sự khuếch tán
- Áp suất thẩm thấu
- Chuyển động Brao
- Sự sa lắng
- Cân bằng khuếch tán  sa lắng
- Độ nhớt
TÍNH CHẤT QUANG HỌC
- Sự phân tán ánh sáng
- Sự hấp thụ ánh sáng
- Kính siêu vi
TÍNH CHẤT ĐIỆN
- Cấu tạo của hạt keo
- Cấu tạo lớp điện kép
- Các hiện tượng điện động học
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Sự khuếch tán
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Sự khuếch tán
Nếu trong một hệ (hệ khí, dung dịch phân tử hay dung dịch keo) có sự không
đồng nhất về mật độ hạt hay nồng độ thì sẽ có sự di chuyển các hạt từ vùng
nồng độ cao tới vùng nồng độ thấp, quá trình san bằng nồng độ đó gọi là sự
khuếch tán.
gradien nồng độ
dm =  DS dt
i = =  D (i là dòng khuếch tán )

S
x
dx
dC
dx
dC
Sdt
dm
dx
dC
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
- Hệ số D của chất khí:
 quãng đường tự do trung bình
D =  tốc độ trung bình của phân tử khí
- Hệ số D của hạt keo:
D =
k: hằng số Boltzman, B hệ số ma sát của hạt keo trong MT phân tán
Đối với các hạt hình cầu lớn bán kính r trong MT có độ nhớt  ta có B = 6 r
D =
3
1
U
U
B
kT
r6
kT

Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Áp suất thẩm thấu

Đối với dung dịch loãng có nồng độ C áp suất thẩm thấu 
được tính theo phương trình:
 = CRT
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chuyển động Brao
Chỉ đối với hạt keo bé, khi xung lượng mà hạt nhận được do va chạm
từ một phía không cân bằng với xung lượng nhận được từ phía đối
diện thì hạt mới chuyển động.
Einstein đã tìm ra hệ thức:
 =
Dt2
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Sự sa lắng
Giả thiết một hạt keo sa lắng với tốc độ không đổi u
mg = BU
Đối với hạt hình cầu:
m = r
3
(d  d
0
)
B = 6r
Do đó: U = (d  d
0
)g
r =
3
4

9
2

2
r
g)d-2(d
U 9
0

Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Nếu t là thời gian cần thiết để hạt có bán kính
r
t
đi hết đoạn đường h thì tốc độ
sa lắng của hạt
U =
r
t
=
Q(r) = hàm phân bố tích phân
t
h
t
h
.
g)d-2(d
9
0

h

m
S
K
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
hàm phân bố vi phân F(r) là hàm mà tích F(r).dr là khối lượng hạt có bán k
ính từ r đến (r + dr) trong một đơn vị khối lượng pha phân tán
= 1
Q(r) = =  = 1 
=
F(r)


0
dr )r( F


r
dr )r( F


0
dr )r( F

r
0
dr )r( F

r
0
dr )r( F

dr
)r(dQ
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Đường phân bố tích phân Q(r) và vi phân F(r) =

của huyền phù oxit n
hôm Al2O3 trong nước
dr
dQ(r)
F(r)=-
Q(r)
8
76
54
3
2
1
0,2 -
0,4 -
0,6 -
0,8 -
1,0 -
dr
)r(dQ
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Cân bằng khuếch tán  sa lắng
i
S
= i
K

Người ta chứng minh được hệ thức sau đây:
= e
mgh/kT
0
h
C
C
1cm
2
h
C
i
k
i
s
C
0
h=0
h
u
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Độ nhớt
Giả thiết một chất lỏng chảy trong ống hình trụ.
Tốc độ chảy U = U(x)
U = U
max
(x = 0) và U = 0 (x = r)
điều kiện của chế độ chảy tầng
Theo định luật Newton ta có:
f = S

Thể tích chất lỏng Q chảy
ra khỏi ống trong 1 giây:
Q =
y
dy
r
x
x
dx
dU


8
rP
4
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Nhớt kế Ostwald
C
ó thể tính được thời gian t cần thiết để một thể tích xác
định V của chất lỏng chảy ra khỏi ống.
Ta có Q.t = V, suy ra:
t = V
Từ PT trên ta thấy được thời gian chảy tỷ lệ thuận với đ
ộ nhớt của chất lỏng, (cơ sở lý thuyết của phương phá
p đo độ nhớt bằng nhớt kế Ostwald)
4
rP
8




Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Đơn vị của độ nhớt
[] =
Trong hệ đơn vị SI,  có thứ nguyên N.s.m
-2
(Poiseuille), kí h
iệu Pl.
1Pl = 1N. s.m
-2
= 1Pa.s
Trong hệ đơn vị CGS,  có thứ nguyên dyn.s.cm
-2
gọi là Poa
(Poise), kí hiệu P:
1P = 1 dyn.s.cm
-2
= g.cm
-1
.s
-1
= pl = Pa.s
[u] ]S[
[x] ]f[
10
1
10
1
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
TÍNH CHẤT QUANG HỌC

Sự phân tán ánh sáng
Hiện tượng Tindal được giải thích như sau:Hiện tượng Tindal được giải thích như sau:
Trường điện từ của ánh sáng làm phân cực hoá các nguyên tử và phâ
n tử của môi trường
Trường điện từ của ánh sáng làm phân cực hoá các nguyên tử và phâ
n tử của môi trường
Sự phân cực hoá xảy ra với tần số bằng tần số ánh sáng đi tớiSự phân cực hoá xảy ra với tần số bằng tần số ánh sáng đi tới
Các nguyên tử và phân tử tự nó trở thành nguồn phát sáng là ánh
sáng phân tán
Các nguyên tử và phân tử tự nó trở thành nguồn phát sáng là ánh
sáng phân tán
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Lý thuyết định lượng về sự phân tán ánh sáng trong môi trường đục được
Rayleigh xây dựng năm 1871
I
pt
= 24 
3
I
0
n
1
và n
2
chiết suất của pha phân tán và môi trường phân tán
C nồng độ hạt; V Thể tích một hạt
 Độ dài sóng của ánh sáng tới; I
0
Cường độ ánh sáng của tia tới
Hệ thức áp dụng được cho những hạt không dẫn điện có kích thước <

nghĩa là < 40  50 m khi chiếu bởi ánh sáng trắng
2
2
2
2
1
2
2
2
1
n2 n
n n








4
2
CV

10

Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Từ phương trình Rayleigh ta thấy:
1. Ipt tỷ lệ thuận với nồng độ hạt C
2. I

pt
tỷ lệ với bình phương thể tích hạt V
2
trong p
hạm vi áp dụng của phương trình Rayleigh
3. Ipt tỷ lệ với 1/
4
, sóng càng ngắn càng phân tán
mạnh
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo
Chương 3: Tính chất các hệ keoChương 3: Tính chất các hệ keo