HÓA học về TRẠNG THÁI KEO (hóa lý) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

HOÁ HỌC VỀ TRẠNG
THÁI KEO


MỤC TIÊU HỌC TẬP
 Định nghĩa được hệ phân
tán, độ phân tán và bề
mặt riêng.
 Phân loại được hệ phân
tán và tên của từng
loại hệ phân tán tương
ứng.
 Trình bày được quá trình tự
xảy ra trong hệ keo có


1. KN HỆ PHÂN TÁN
1. Hệ phân tán
• Định nghĩa
Hệ phân tán là hệ gồm
có pha phân tán phân bố trong
môi trường phân tán. Pha
phân tán bao gồm một hay
nhiều chất được phân chia thành
những tiểu phân có kích
thước nhất định phân bố


Những hệ phân tán có kích thước
hạt vài micron được gọi là hệ vi dị
thể. Hạt phân tán của hệ này

khơng nhìn thấy bằng mắt nhưng có thể
nhìn rõ bằng kính hiển vi,.
Những hệ có kích thước hạt nhỏ hơn
hệ keo được gọi là hệ siêu vi dị thể,
hạt phân tán này không nhìn thấy
bằng kính hiển vi thường.
Để dễ tính tóan, thông thường người ta coi
hạt phân tán có dạng hình khối lập
phương hoặc hình cầu kích thước d. Trong
hệ phân tán keo, nếu hạt phân tán
có kích thước
đồng nhất thì được gọi là hệ đơn phân


2. Phân loại hệ phân tán
1. Phân loại hệ phân tán theo
kích thước hạt Căn cứ vào kích
thước hạt phân tán, người ta chia
hệ phân tán thành 3 loại:
Hệ phân tán phân tử hoặc ion:
có kích thước hạt
phân tán < hơn 10-7 cm.
Hệ phân tán keo : có kích thước
hạt phân tán từ 10-7 - 10-5cm.
Hệ phân tán thô : có kích


Hình3.1. phân lọai hệ phân tán theo kích thước hạt phân tán

Ví dụ : Khi ngưng tụ hơi Natri kim loại trong
benzen, ta thu được hệ phân tán keo
natri trong benzen, mỗi hạt keo là tập
hợp gồm nhiều ngun tử Na.
Ở đây pha phân tán là các tiểu phân
keo, mỗi hạt keo gồm nhiều nguyên tử natri
kết hợp lại và phân tán trong môi trường
benzen.
Nếu cho Natri vào nước thì ta thu được
hệ phân tán là dung dịch NaOH. Pha
phân tán là ion Na+, OH-, H+
và môi trường phân tán là nước.
Khi cho lưu huỳnh hoà tan trong cồn ta
thu được dung dịch S trong cồn trong
suốt, nhưng nếu dùng nước để pha
loãng dung dịch lưu hùynh bão hịa trong cồn,
ta thu được hệ keo gồm các tiểu phân lưu


3.1.2.2. Phân loaị hệ phân tán theo sự tương tác giữa các pha
Hệ keo thuận nghịch
Là những hệ keo mà khi bốc hơi mơi trường
phân tán, ta thu được những cắn khô và nếu
những cắn khô này được phân tán trở
lại vào môi trường phân tán cũ thì tạo
thành hệ keo. Ví dụ như khi phân tán agar,
gelatin trong nước nóng hoặc cao su trong
benzen ta thu được những hệ keo thuận
nghịch.
Keo khơng thuận nghịch

Là những hệ keo khi bốc hơi dung mơi,
có cắn khô khơng trương nở khi tiếp
xúc với môi trường phân tán cũ và
khơng phân tán trở lại thành hệ keo. Ví dụ những
keo lỏng của các kim loaïi, keo AgI và
keo lưu huỳnh trong nước là những keo không


• Keo thân dịch
Là những hệ keo mà tiểu phân của các pha phân tán dễ
dàng phân tán và có ái lực mạnh mẽ với môi trường phân
tán, nếu môi trường phân tán là nước ta có keo thân nước.
Thường keo thân dịch có tính thuận nghịch, ví dụ keo
thạch, agar keo gelatin.
• Keo sơ dịch
Là những hệ keo mà tiểu phân của pha phân tán khó và
khơng có ái lực với môi trường phân tán, nếu môi trường
là nước ta có keo sơ nước. Thường keo sơ dịch khơng
thuận nghịch như keo lưu huỳnh, keo AgI và keo kim lọai
• Thường khi tăng nộng độ của pha phân tán, keo sơ
dịch sẽ bị keo tụ còn keo thân dịch dễ trở thành
gel.


3.1.2.3. Phân loại hệ phân tán theo
trạng
thái tập hợp của các pha
Ở điều kiện bình thường vật chất
thường tồn tại ở 3 trạng
thái: Rắn, Lỏng và Khí. Tùy theo

trạng thái phân tán của chất phân
tán và mơi trường mà ta có thể tạo
ra những hệ phân tán sau: R
/L
/K


Bảng 3.1. Phân lọai hệ phân tán
theo trạng thái tập hợp các
pha
Chất
phân
Kh
tán
íLỏng Rắn
Kh
íLỏng Rắn
Khí
Lỏng ,
Rắn

Môi trường
phân tán
Kh
í
Lỏ
ng
Ra
én

Hệ phân
Thí dụ
tán
Dung dịch thật Hỗn hợp khí
Thô, keo Mây, sương mù, aerosol
Thô, keo Bụi, khói
Thô, keo
Nước ga, hệ bọt
Thô, keo Nhũ dị ch

Thô, keo

Hỗn dịch, hệ keo

Thô
xốp
keo
q

Bọt rắn, chất
gel Keo

Hợp kim, ngọc, đá


a

3.1.3. Độ phân tán
Là đại lượng đặc trưng cho độ mịn của hệ
p tán, ký hiệu

D.
Độ phân tán là nghịch đảo của kích
thước hạt phân tán .

d

2r

a

d: kích thước hạt
phân tán;
1
1
- r: bán kính hạt. D  
các
-Trong
D: độ phân
tánhệ phân tán, thường hạt
phân tán có kích thước không đều
nhau, có kích thước bất kỳ, để đại diện cho kích
thước hạt keo người ta thường dùng khái
niệm kích thước
hạt trung bình
a
-


3.1.4. Diện tích bề mặt của
hệ phân tán

Đối với dung dịch thực
Trong dd thực, hệ la đồng thể và không có
bề mặt phân
chia pha.
Với hệ keo và hệ phân tán thô
Những hệ này được gọi là hệ dị thể
và chỉ ở hệ dị thể mới có bề mặt
ngăn cách pha. Với cùng một khối
lượng chất phân tán, nếu hạt phân
tán càng nhỏ thì bề mặt phân chia
pha càng lớn. Ngược lại, kích thước hạt
to, bề mặt phân chia và độ phân tán sẽ bé.
Bề mặt riêng của hệ phân tán


Bề mặt riêng của một hệ
phân tán
Là bề mặt phân chia giữa pha phân tán và
mơi trường pt trên một đơn vị thể tích
hoặc một đơn vị khối lượng của pha p
t
S hat

S
V pha. phan
tan

S

2

n.4 .r
3 6


4
r
d
n. 
.r 33

S: Diện tích bề mặt;
kính hạt.

r : bán kính; d = a:
đường


Bề mặt riêng của một
hệ phân tán
Như vậy bề mặt riêng tỷ lệ nghịch
với kích thước hạt
phân tán d, tỷ lệ thuận với độ phân
tán D.
Ví dụ: Ta chia một khối lập phương cạnh 1
cm thành các hạt nhỏ hình lập
phương cạnh 0,10 cm, rồi phân tán
đều vào mơi trường phân tán.
Khi chưa chia nhỏ, hạt độ dài cạnh 1 cm,
diện tích bề mặt riêng là 6 cm2.

Khi chia khối lập phương mỗi cạnh thành
0,10 cm thì số hạt đã tăng lên 1000
hạt và bề mặt riêng là 60 cm2. Cứ


Bảng 3.2: Sự liên quan giữa kích
thước hạt và bề mặt phân chia pha.
Kích thước (cm)
lập phương
1
101

Số khối
1
103
106
109

10-4
102

1012

-5
10
10-

1015

3

-6

10

1018

10-7

1021

Bề mặt
riêng(cm2)
6
60
600
6.103
6.104
6.105(60
m2)
6.106
6.107(6000
m2)


Sự phụ thuộc giữa bề mặt riêng và độ phân tán


Sự liên quan giữa bề mặt riêng với
kích thước hạt phân tán được biểu diễn theo
công thức, là một đường cong có

dạng hyperbol.
Ở miền hệ thô, đường cong gần
như tiệm cận với trục hoành.
Khi kích thước hạt a nhỏ đạt kích thước
phân tử hoặc ion, bề mặt phân chia
biến mất. Khi khảo sát bề mặt riêng của các hệ:
phân tán thô, hệ phân tán keo và hệ vi dị thể , những hệ
này có bề mặt riêng lớn. Vì thế, ở những hệ
này các hiện tượng bề mặt như hấp
thụ, thấm ướt rất quan trọng và có


Độ ổn định của hệ phân tán keo
Hệ keo và hệ vi dị thể có bề mặt phân
chia pha lớn. Ở bề mặt
phân chia có một năng lượng tự do bề mặt
theo biểu
G.
G
thức
Độ lớn của G tỷ lệ thuận với bề mặt
: là hệ số phụ
thuộc, cịn gọi là

.S
phân chia S và được tính
sức căng bề mặt. Lấy vi phân
tịan phần biểu thức:

dG   .dS  S.d

Mọi quá trình chỉ xảy ra theo chiều
giảm năng lượng tự do: dG < 0
Ở điều kiện  không đổi (d = 0), quá
trình tự diễn biến là:


Vậy sự giảm năng lượng tự do bề mặt ở
đây là giảm bề mặt
phân chia pha, đây là q trình tự nhiên và tất yếu.
Trong những hệ phân tán dị thể, quá
trình tự thu hẹp bề mặt phân chia pha
này thể hiện ở những hiện tượng:
- Sự keo tụ của hệ keo,
- Sự hợp giọt của nhũ tương,
- Sự phá vỡ các bọt.
Muốn giữ cho bề mặt phân chia pha S
không đổi (dS = 0), thì quá trình tự diễn
biến là: dG = S.d < 0, nghóa là d < 0 ,
ta phải tìm cách làm giảm sức căng
bề mặt của pha phân tán.
Vì thế, muốn hệ keo, nhũ tương beàn


Vai trò của hệ phân tán trong đời sống
Trong đời sống, sự hiểu biết hệ phân tán giúp ta,
giải thích các hiện tượng, điều chỉnh các quá trình
xảy ra trong cuộc sống theo hướng tích cực và chủ động.
Biết cách vận dụng các kiến thức và áp dụng các nguyên
tắc hóa lý vào việc sử dụng tài nguyên hiệu quả và kinh tế.

Trong các ngành Y- Dược, hoá học về
các hệ phân tán nói chung hay hoá
keo
nói riêng đã cung
cấp nhiều kiến thức cơ bản về các
q trình hoá lý học của hệ phân
tán để nghiên cứu thuốc và tác
dụng thuốc trong cơ thể.
Bất kỳ một dạng chế phẩm nào dùng
để dự phòng và điều trị đều là


Vai trị của hệ phân tán trong đời sống
Các dạng thuốc tiêm, thuốc nước
phần lớn là hệ phân tán phân tử
hoặc ion của dung dịch thật.
Các dạng nhũ tương, hỗn dịch, cream…
là những hệ phân tán keo vi dị
thể hoặc hệ phân tán thô.
Các dạng viên nén, viên nang, viên bao
đều là các hệ phân tán rắn. Quy
luật tương tác của các hạt với môi
trường phân tán và của các hạt
tương tác với nhau đã quyết định tới
sự khuếch tán, sự hấp thu và có tác
dụng ngắn-dài hay nhanh- chậm của
một dạng thuốc.


Vai trị của hệ phân tán trong đời sống

Các dạng thuốc phun mù,
thuốc xịt dưới dạng khí dung
có tác dụng điều trị nhanh
và hiệu quả tại chỗ là do cấu trúc của các
thuốc này là hệ pt keo.
Trong nhóm thuốc tác dụng kéo dài thường
là những hệ phân tán dị
thể gồm những hạt tiểu phân
hoạt chất phân tán trong
các tá dược cao phân tử, nhằm giải
phóng từ từ dược chất. Hệ phân
tán này đã góp phần quan trọng trong
việc kéo dài hiệu quả điều trị


CÂU HỎI
LƯNG GIÁ
1. Định nghĩa hệ phân tán và phân lọai.
2. Viết biểu thức xác định độ phân tán và bề mặt riêng.
3. Phân loại hệ phân tán và tên của từng loại hệ
phân tán, mỗi hệ phân tán cho ví dụ cụ thể.
4. Trình bày q trình tự xảy ra trong hệ keo có độ
phân tán cao.
5. Nêu vai trò của hệ phân tán
trong đời sống


CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Hệ phân tán keo là hệ di thể gồm mơi trường phân
tán và các hạt nhỏ kích thước trong khỏang:

–
Từ 10-7 đến 10-5 mm
–
Từ 10-7 đến 10-5 µm
–
Từ 10-7 đến 10-5 mµ
–
Từ 10-7 đến 10-5 dm
–
Từ 10-7 đến 10-5 cm