Hóa lý: Các hệ phân tán cao

Chương 4

CÁC HỆ PHÂN TÁN CAO

11/14/16

607013 - Chương 16


Nội dung
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.

HÓA KEO
CẤU TẠO HẠT KEO
TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA HỆ KEO
TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC CỦA HỆ KEO
TÍNH CHẤT ĐiỆN HỌC CỦA HỆ KEO
SỰ BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO
SỰ TẠO KẾT CẤU TRONG HỆ KEO

11/14/16

607013 - Chương 16

d = 10–5 ÷ 10–7 cm

HÓA KEO
???

HÓA HỌC
CỦA CÁC
VẬT THỂ
THỰC

d < 10–7 cm
11/14/16

607013 - Chương 16


Dung dịch keo - Trạng thái keo
•
•
•

1657 : Glauber điều chế được dd của vàng dùng để chữa bệnh! (Vàng tan trong nước???)
1830 : Berzelius điều chế được “dd của cách chất không tan” như dd FeS, dd AgCl, dd H2SiO3 …
NaCl dạng bột mịn cho phân tán vào benzen thì được dd, bột kim loại cũng t ạo được dd …




Thomas Graham đặt tên cho các dd đó là

DUNG DỊCH KEO

Trong dd keo, vật chất ở TRẠNG THÁI KEO

Trạng thái keo và trạng thái kết tinh là những
dạng tồn tại khác nhau của vật chất
11/14/16

607013 - Chương 16


Dung dịch keo rất phổ biến trong đời sống & nhiều ngành sản xu ất

•

Nông nghiệp: hạt keo trong đất giúp giữ ẩm, giữ chất dinh dưỡng cho cây trồng

•
•
•

Dược phẩm: cần điều chế các loại thuốc chứa chất khó tan
Thực phẩm: các thành phần trong sữa cần đồng đều, không kết tủa

Thuốc nhuộm, giấy ảnh: cần phân bố đều, kết dính lớn các chất hòa tan

•
•

11/14/16

Cao su, chất dẻo: cần cho các chất độn dạng bột
Giấy, sơn, xà bông, mực viết, sx vật liệu XD , …

607013 - Chương 16


Dầu không tan trong Nước
11/14/16

Dầu tan trong nước xà
phòng nhờ tạo dd keo

607013 - Chương 16


Tác dụng tẩy rửa của xà bông

11/14/16

607013 - Chương 16


•
•

Ở đâu có sự sống, ở đó có dd keo!
Tế bào sống luôn chứa dd keo phức tạp ở dạng gel, màng tế bào là màng bán thấm
Máu, bạch huyết, chất nguyên sinh … là dd keo

•

11/14/16

Cơ thể động vật (xương, mô, cơ, bắp…) là trạng thái tạo cấu thể của hệ keo

607013 - Chương 16


I. HÓA KEO
Hóa keo là hóa học của các vật thể thực

Hóa keo nghiên cứu về các hệ vi dị thể (các hệ phân tán) trên cơ sở các hiện tượng bề mặt, cũng như tính chất lý hóa chung chất của các hợp chất
cao phân tử và dung dịch của chúng

11/14/16

607013 - Chương 16


HỆ PHÂN TÁN
là hệ gồm 1 môi trường liên tục và các tiểu phân (các “hạt”) có kích thước nhỏ được phân tán đồng đều trong môi tr ường đó.

Môi trường phân tán
Pha phân tán
`
Ví dụ: sương mù, khói, bụi, nước xà phòng, sữa
11/14/16

607013 - Chương 16

PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN
MÔI
TRƯỜNG
PHÂN TÁN

KHÍ

PHA PHÂN TÁN
LỎNG

RẮN

Keo khí (sol khí)
KHÍ
LỎNG
RẮN
11/14/16

-

Mù, Mây

Khói, Bụi

Bọt

Nhũ tương

Huyền phù,
KEO (sol)

Đá xốp, Mao Nhũ tương rắn,
quản xốp
Gel
607013 - Chương 16

Keo rắn,
Hợp kim


11/14/16

607013 - Chương 16


ĐỘ PHÂN TÁN = 1/d
TÊN HỆ

KÍCH THƯỚC
HẠT (LỖ XỐP)
cm

VÍ DỤ

Hệ phân tán
THÔ

> 10–4

Huyền phù
Nhũ tương

Hệ phân tán
TRUNG BÌNH

10–4 ÷ 10–5

Khói, thể xốp

Hệ phân tán
CAO

10–5 ÷ 10–7

Keo điển hình

Kích thước
hạt ↓
11/14/16

Diện
tích bề
mặt ↑
607013 - Chương 16

Tính
chất
thay đổi

TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO
•
•
•
•

Trong suốt như dd thực, qua giấy lọc dễ dàng
Không qua được màng bán thấm
Không bền : sẽ bị kết tủa nếu thêm chất điện ly hay thay đổi nhiệt độ …
Kích thước hạt cỡ trung gian, làm cho:

– Bề mặt dị thể cực đại --->tính chất khác biệt
– Phân tán ánh sáng


11/14/16

Nghiên cứu sâu về DUNG DỊCH KEO
607013 - Chương 16


Hình ảnh của dung dịch keo

11/14/16

607013 - Chương 16

DUNG DỊCH KEO
•
•
•

Môi trường phân tán: LỎNG - Pha phân tán: RẮN
KEO ƯA LỎNG : hạt keo tương tác mạnh với môi trường lỏng, tạo thành lớp vỏ solvat hóa
KEO KỴ LỎNG : hạt keo không tương tác với môi trường, không tạo thành lớp vỏ 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

11/14/16

607013 - Chương 16


DUNG DỊCH KEO
•

Khi tăng nồng độ các hạt:

• Keo ưa lỏng chuyển thành trạng thái GEL
• Keo kỵ lỏng bị kết tủa
•

KEO THUẬN NGHỊCH: kết tủa khô có thể hòa tan lại trong môi trường phân tán tạo keo
ví dụ: dd các hợp chất cao phân tử

•

KEO BẤT THUẬN NGHỊCH: ngược lại
ví dụ: các keo kỵ lỏng

11/14/16

607013 - Chương 16


II. CẤU TẠO HẠT KEO

11/14/16

607013 - Chương 16


HẠT KEO = MIXEN
gồm có:
NHÂN :

-

Chất khó tan/ít tan trong môi trường
Ion Tạo Thế bị hấp phụ chọn lọc trên chất khó tan

LỚP ION BAO QUANH : là các Ion đối của ion tạo thế

NHÂN
MIXEN

Keo dương – Keo âm: do ion tạo thế quyết định
11/14/16

607013 - Chương 16


•

Lớp ion tạo thế tạo thành bằng cách :

• Ion hóa bề mặt chất rắn
• Hấp phụ các ion trên bề mặt chất rắn:
các ion phải giống ion trong mạng tinh
thể của chất rắn
•

Hạt keo & Dung dịch keo trung hòa đi ện

Cấu tạo của hạt keo quyết định nhiều tính chất quan trọng của hệ keo: tính chất đi ện,

11/14/16

607013 - Chương 16

khả n ăng hấp phụ, tính b ền


11/14/16

607013 - Chương 16


Keo Bạc iod
AgNO3 + KI = AgI ↓ + KNO3
Neáu KI dö:
( mAgI ) nI

−

( n − x) K

+

 xK

+

Neáu AgNO3 dö:
( mAgI ) nAg + ( n − x ) NO3−  xNO3−
11/14/16

607013 - Chương 16


Keo Silic
SiO2 trong dung dòch Na2SiO3
( mSiO2 ) nSiO32− 2 ( n − x ) Na +  2 xNa +
SiO2 trong nước tạo thành nhóm bề mặt Si-OH
≡ Si-OH → ≡ Si-O + H

−

( mSiO2 ) nO
11/14/16

−

( n − x) H
607013 - Chương 16

+

+

 xH

+


11/14/16

607013 - Chương 16


An electron microscope image of a "colloidosome," a water droplet coated in colloid (polystyrene) beads.
Image Credit: David Weitz research laboratory at Harvard University. />11/14/16

607013 - Chương 16