Download miễn phí Giáo trình Hoá keo
MỤC LỤC
Lời nói đầu
Chương I: Khái niệm vềcác hệkeo . 2
I. Cách phân loại các hệphân tán . 2
1. Theo kích thước hạt phân tán . 2
2. Theo trạng thái tập hợp pha của hệ. 3
3. Theo cường độtương tác giữhạt phân tán và môi trường của hệ. . 3
II. Những đặc điểm của hệphân tán keo. . 4
1. Bềmặt dịthể. 4
2. Bềmặt riêng và độphân tán . 4
III. Khái niệm vềhệ đa phân tán . 6
1. Cấp hạt. 6
2. Mức độ đa phân tán . 8
IV. Điều chếvà tinh chếcác hệkeo . 10
1. Điều chế. 10
2. Tinh chếkeo . 10
Câu hỏi và bài tập: . 12
Chương II: Tính chất động học phân tửvà sựkhuếch tán ánh sáng của các hệkeo . 13
I. Tính động học phân tử. 13
1. Chuyển động Brao (Brown) . 13
2. Sựkhuếch tán . 14
3. Áp suất thẩm thấu . 15
4. Cân bằng màng Đônnan (Donnan) . 16
5. Độnhớt . 18
II. Sựkhuếch tán ánh sáng của hệkeo. . 21
Câu hỏi và bài tập . 25
Chương III: Năng lượng bềmặt. Sựhấp phụ. 26
I. Năng lượng bềmặt và sức căng bềmặt. . 26
II. Khuynh hướng giảm diện tích bềmặt của hệ. . 27
III. Sựhấp phụ. . 28
1. Một sốkhái niệm cơbản . 28
2. Độhấp phụvà độphủ. 28
3. Sựhấp phụtrên bềmặt rắn. . 30
4. Sựhấp phụtrên bềmặt lỏng . 33
IV. Sựthấm ướt và sựngưng tụmao quản. 35
1. Sựthẩm ướt. . 35
2. Sựngưng tụmao quản. 35
Câu hỏi và bài tập . 38
Chương IV: Tính chất điện của các hệkeo . 39
I. Hiện tượng điện động. 39
II. Cấu tạo hạt keo ghét lưu. . 39
III. Lớp điện kép và điện thếbềmặt của hạt keo. . 41
1. Cấu tạo lớp điện kép. . 41
2. Điện thếbềmặt của hạt keo. 45
3. Xác định thế điện động. 47
IV. Hấp phụtrao đổi ion. 48
1. Khái niệm. . 48
2. Nhựa trao đổi. . 49
3. Nhiệt động học vềhấp phụtrao đổi ion. 49
Câu hỏi và bài tập . 51
Chương V: Tính bền của các hệkeo và sựkeo tụ. 52
I. Tính bền của các hệkeo. . 52
1. Lý thuyết vềtính bền. . 52
2. Tính bền động học và tính bền nhiệt động học. 52
3. Thếhút, thế đẩy giữa các hạt. . 53
II. Sựkeo tụ. 54
1. Keo tụkeo ghét lưu bằng chất điện ly. . 54
2. Hiện tượng bất thường khi keo tụbằng chất điện ly. . 57
3. Sựkeo tụkeo ghét lưu bằng hỗn hợp chất điện ly. . 58
4. Sựkeo tụtương hỗ. . 59
5. Động học của sựkeo tụbằng chất điện ly. . 62
III. Sựkeo pepti hoá (kéo tán). . 65
Câu hỏi và bài tập . 67
Chương VI: Hệkeo ưa lưu và hệbán keo . 68
I. Khái niệm vềchất cao phân tửvà sựtạo thành dung dịch của nó. . 68
1. Cao phân tửmạch thẳng và mềm dẻo. 68
2. Các lý thuyết vềsựhình thành dung dịch polyme. . 69
3. Nhiệt động học vềsựhòa tan polyme . 70
4. Sựtrương của polyme. . 71
II. Hệkeo ưa lưu. 72
1. Đặc điểm chung. . 72
2. Đặc tính hoá keo của dung dịch protit. 72
3. Tính bền và sựkeo tụkeo ưa lưu. . 74
II. Hệbán keo. .75
1. Tính chất cơbản của dung dịch bán keo. . 75
2. Tác dụng tẩy rửa, tác dụng nhũhoá của các dung dịch bán keo. . 77
3. Chất bán keo không ion hoá. ChỉsốHLB. . 78
4. Tính bền và sựkeo tụcác hệbán keo. 79
III. Nhũtương và chất nhũhoá. 79
1. Khái niệm và phân loại nhũtương. . 79
2. Chất nhũhoá. 80
3. Hiện tượng đảo nhũ. . 81
VI. Hệphân tán bọt. . 81
Câu hỏi và bài tập . 83
Chương VII: Sựtạo cấu thể. Hệphân tán môi trường khí . 84
I. Sựtạo cấu thể. . 84
1. Phân biệt keo tụvới cấu thể. 84
2. Lý thuyết tổng quát vềsựtạo cấu thể. . 85
3. Độnạp không gian và sốphối trí của khung cấu thể. 85
4. Các yếu tố ảnh hưởng tới sựtạo cấu thể. 86
5. Một sốtính chất của cấu thể. . 87
II. Hệphân tán môi trường khí. . 87
1. Đặc điểm. 87
2. Một sốtính chất hoá keo của hệ. . 88
III. Bột và tính chất của nó. . 89
Câu hỏi và bài tập . 91
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
hoá trị thấpcũng rất dễ bị hấp phụ nên nó có thể gây ra hiện tượng đổi dấu điện tích các bề mặt.
2. Điện thế bề mặt của hạt keo.
Gồm thế nhiệt động và thế điện động
Thế nhiệt động
Thế nhiệt động ε xuất hiện ở bề mặt của nhân keo và môi trường. Điện thế này tương
tự điện thế ở điện cực, đó là bước nhảy thế giữa hai pha là kim loại (pha rắn) và dung dịch
x
ψ
ψ0
d
d'
(1)
(2)
0
e
0ψ
e
0'ψ−
-ψ’0
Hình IV.5: Sự biến đổi thế bề mặt:
(1) của lớp Guy – Sepmen
(2) của lớp Stéc
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………46
46
điện ly (pha lỏng). Nguyên nhân hình thành điện thế ε tương tự như ở điện cực, do những yếu
tố nhiệt động gây nên.
Nói chung thế nhiệt động không phụ thuộc bề dày tầng khuếch tán, chủ yếu phụ thuộc
hoạt độ ion quyết định thế có trong dung dịch. Sự thay đổi nồng độ chất điện ly (không chứa
ion quyết định thế hay chất điện ly trơ) hầu như không làm thay đổi thế ε. Thế nhiệt động ít
ảnh hưởng đến tính chất hệ
Thế điện động
Thế điện động ζ (dzêta) xuất hiện ở ranh giới giữa tầng hấp phụ và tầng khuếch tán
hay ở lớp điện kép của bề mặt hạt keo. Lớp điện kép ấy gồm tầng hấp phụ tương đổi ổn
định gắn chặt với nhân keo và tầng khuếch tán rất linh động. Ion keo và tầng khuếch tán có
chuyển động trượt tương đổi với nhau. Đó là sự chuyển động trượt của 2 lớp điện tích do tính
động học phân tử , làm xuất hiện thế ζ.
Thế điện động tỷ lệ thuận với mật độ điện tích bề mặt hạt và bề dày tầng khuếch tán
của hạt keo:
ζ = k.δ (IV.11)
Ở đây: k là hằng số phụ thuộc mật độ điện tích bề mặt hạt keo, δ :bề dày tầng khuếch
tán của hạt keo.
Lớp điện kép của bề mặt hạt keo có cấu tạo tương tự lớp điện kép khuếch tán của
thuyết Guy - Sepmen, nên thế ζ cũng tỷ lệ nghịch với lực ion của dung dịch:
k’: hằng số phụ thuộc nhiệt độ, hằng số điện môi của môi trường.
Nồng độ các ion (Ci) càng lớn, hoá trị (zi) của chúng càng cao, thì lực ion của dung
dịch càng lớn, tầng khuếch tán càng bị nén lại làm cho bề dày lớp điện kép càng nhỏ. Ngược
lại nồng độ các ion càng nhỏ, hóa trị của chúng càng nhỏ thì bề dày của lớp điện kép càng
rộng, nên thế điện động càng lớn - xem hình IV.6.
∑
=
2
2
1
'
ii zC
kδ (IV.12)
Hình IV.6. Sự phụ thuộc của điện thế ζ vào bề dày lớp điện kép (hay vào lực ion
μ: các đường cong (1), (2), (3) ứng với μ3>μ2>μ1)
(1)
ψ
ψ0
d3
(2) (3)
d2
d1
x
ζ3
ζ2
ζ1
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………47
47
Do đó, thế điện động có ý nghĩa lớn đến tính bền của một hệ phân tán, vì điện thế ζ
quyết định tính chuyển động, tính phân tán của hạt. Khi có ζ thế lớn , có lực đẩy lớn giữa các
hạt, tính chuyển động, tính phân tán của chúng tăng lên.
3. Xác định thế điện động.
Các phương pháp xác định điện thế ζ dựa trên cơ sở hiện tượng điện động của các hệ
keo như điện di, điện thẩm…
Trong phương pháp điện di, thế ζ xác định theo công thức:
Trong đó v là tốc độ điện di hay tốc độ điện thẩm:
Từ các công thức IV.6 và IV.7 suy ra:
h(cm): độ cao cột nước dâng lên trong mao quản
t(s): thời gian điện di
η (poa): độ nhớt của dung môi
ε : hằng số điện môi
u(v.cm-1): cường độ điện trường hay gradien điện thế trong điện di.
Chuyển hệ đơn vị CGS ra von(volt) chúng ta được công thức:
Ví dụ: Điện di hệ keo Fe(OH)3 trong nước thực hiện ở hiệu số điện thế giữa 2 điện cực
là 30cm hết 20phút, cột nước dâng lên trong mao quản là 24mm. Hãy tính thế điện động của
hạt keo?
Cho biết: 81 ,01,0
22 H
== OOH poa εη
Giải:
Áp dụng công thức IV.16:
Việc sử dụng công thức IV.8 tuân theo một số điều kiện:
- Bề dày của lớp điện kép phải rất nhỏ so với kích thước hạt.
- Hạt không dẫn điện.
u
v
ε
πηζ 4= (IV.13)
t
hv = (IV.14)
t
h
u
.4ε
πηζ = (đơn vị CGS) (IV.15)
.12006020,4,2,.3
30
150 1 sxtcmhcmvu ===== −
mV8,55)300.(
1200
4,2.
581
01,01416,34 2 =×
××=ζ
2)300.(.4
t
h
uε
πηζ = (IV.16)
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………48
48
IV. Hấp phụ trao đổi ion.
1. Khái niệm.
Sự hấp phụ trao đổi ion là sự trao đổi ion ở tầng khuếch tán của hạt keo với ion cùng
dấu trong dung dịch.
Ký hiệu: XA- và XM+ là các hạt keo , A-‘ và M+’là các ion trao đổi trong dung dịch,
chúng ta mô tả sự hấp phụ trao đổi ion giữa chúng bằng các sơ đồ phản ứng sau:
Vậy keo âm có khả năng hấp phụ trao đổi cation, keo dương có khả năng hấp phụ trao
đổi amion, keo lưỡng tính là có khả năng trao đổi cả cation và anion.
Đặc điểm:
- Hấp phụ trao đổi ion có tính chất một phản ứng thuận nghịch. Sự chuyển dịch các
cân bằng (a) và (b) phụ thuộc nhiều yếu tố như nồng độ, hoá trị, bán kính hyhat của ion, nhiệt
độ…. Có thể vận dụng nguyên lý chuyển dịch cân bằng để giải thích chiều hướng của sự trao
đổi.
Ví dụ: các cation Ca2+ và Na+ cùng có cấu hình electron của vỏ khí hiếm, nhưng ion
Ca2+ có hoá trị cao hơn nên trạng thái cân bằng hấp phụ trao đổi:
X2Na+ + Ca2+ ⇔ XCa2+ + 2Na+ (c)
rất dễ chuyển dịch theo chiều thuận (đây là một cơ sở của biện pháp thêm vôi để cải tạo đất
mặn thành đất có nhiều Ca2+ thích hợp cho cây trồng). Hiện tượng trên chứng tỏ tính trao đổi
hấp phụ của Ca2+mạnh hơn Na+. Trường hợp cation trao đổi trong dung dịch, như M+’ trong
cân bằng (a), là các cation kim loại kiềm thổ thì tính trao đổi hấp phụ của chúng tăng dần như
sau: Mg2+’; Ca2+; Sr2+; Ba2+, do bán kính hydrát của ion giảm dần, nên cường độ điện trường
của chúng tăng dần.
- Quan hệ chặt chẽ với pH môi trường: Do linh độ lớn nên các ion H+ và OH-được ưu
tiên trong quá trình hấp phụ trao đổi:
Sự chuyển dịch các cân bằng (d) và (e) đều làm thay đổi pH của hệ. Vì vậy nói chung
sự hấp phụ trao đổi ion phụ thuộc pH nhưng cũng làm biến đổi pH môi trường. Hiện tượng
trên luôn xẩy ra đối với keo lưỡng tính:
Có thể điều chỉnh môi trường đến 1 giá trị pH sao cho sự trao đổi cation và amion của
keo lưỡng tính bằng nhau. Điện tích bề mặt hạt keo lúc này được trung hoà, giá trị pH đó gọi
là điểm đẳng điện của keo. Ví dụ: điểm đẳng điện của keo Al(OH)3 là pH = 8,1; của Fe(OH)3
là pH = 7,1.
Ở những giá trị pH thấp hơn điểm đẳng điện, bề mặt hạt tích điện dương, nên keo
lưỡng tính ưu tiên trao đổi anion, sự trao đổi cation bị hạn chế. Ở những giá trị pH cao hơn
(a) ++++ +⇔+ MXMMXM ''
−−−− +⇔+ AXAAXA '' (b)
++++ +⇔+ MXHHXM (d)
−−−− +⇔+ AXOHOHXA (e)
X M+A- A- + H+ XH+A-A- + M+
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………49
49
điểm đẳng điện, bề mặt hạt mang điện âm, nên keo lưỡng tính ưu tiên trao đổi cation, sự trao
đổi anion bị hạn ch