Bài giảng Hóa keo Chương 1: Mở đầu

1HÓA KEO ThS. TRƯƠNG ĐÌNH ĐỨC June 2, 2014 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Drew Myers, Surfactant science and technology, Third edition, Wiley – Interscience, USA, 2006.  Akhmetov V. Physical and colloid Chemistry (translated from the Russian by G Leib) Moscow, Mir, 1989.  Williams, Colloid and surface engineerings: application in the process industries, Oxford - Butterworth - Heinemann, 1992.  Jean Poré, Emulsions, microemulsions emulsions multiples, Edition Technique, France, 1992.  Andrew A. and others. Nanoscale probes of the solid liquid interface, NATO ASI ser. 1995.  Somorjai A. Deplancke M. P. Chimie des surfaces et Catalyse. Ediscience international, 1995.  Fracois Devreux, physique des systemes desordonne's, Edition de l' Ecole polytechnique, Paris, 1998.  Trần Văn Nhân, Hóa keo, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2003.  Nguyễn Thị Thu, Hóa keo, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội 2002. June 2, 2014 Mở đầu1 2 Các hiện tượng bề mặt 3 Tính chất của các hệ keo 4 Độ bền vững của các hệ keo ghét lưu Các hệ keo trong môi trường lỏng và khí5 June 2, 2014 Dung dịch Pha phân tán VD: NaCl, H2SO4… Al(OH)3, các chất cao phân tử Môi trường phân tán VD: nước, benzen, metanol… CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 DUNG DỊCH  Dung dịch thực Hệ đồng thể - 1 pha VD: Dung dịch NaCl, HCl… CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU  Dung dịch keo Hệ dị thể - 2 pha VD: Dd sét, dd keo Al(OH)3… June 2, 2014 June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Mô hình của các phân tử nước trong pha lỏng June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Dung dịch thực CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014  Hai pha có tính phân cực giống nhau chúng sẽ tan vào nhau và tự phân tán đến kích thước phân tử, ion. Đó là các dung dịch phân tử bình thường (một pha) CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU DUNG DỊCH KEO Pha phân tán VD: Các hạt sét, các phân tử Al(OH)3 Môi trường phân tán VD: Nước, metanol, benzen… June 2, 2014 Dung dịch keo CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014  Sự tồn tại của hệ vi dị thể chứng tỏ 2 pha tách biệt nhau không hòa vào nhau để tạo ra 1 pha đồng nhất CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ KEO  Dung dịch keo có khả năng phân tán ánh sáng  Sự khuếch tán trong dung dịch keo rất chậm  Áp suất thẩm thấu trong dung dịch keo rất nhỏ  Dung dịch keo có khả năng thẩm tích (hạt keo không lọt qua màng bán thấm)  Dung dịch keo không bền vững  Dung dịch keo thường có hiện tượng điện di June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO  Tính chất động học phân tử - Quá trình khuyếch tán - Quá trình sa lắng - Áp suất thẩm thấu - Độ nhớt  Tính chất quang học - Sự phân tán ánh sáng - Sự hấp thụ ánh sáng  Tính chất điện - Cấu tạo của hạt keo - Cấu tạo lớp điện kép - Các hiện tượng điện động học June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU PHÂN LOẠI CÁC HỆ KEO Kích thước hạt (Độ phân tán)1 2 Trạng thái tập hợp 3 Tương tác giữa các hạt June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU PHÂN LOẠI THEO KÍCH THƯỚC HẠT Chiều dài cạnh 1, cm Độ phân tán D, cm 1 Số hạt (lập phương) Diện tích bề mặt 1 hạt, cm 2 Tổng diện tích (bề mặt riêng), cm 2 1 1 1 6 6 10 -1 10 1 10 3 6.10 2 6.10 1 10 -2 10 2 10 6 6.10 4 6.10 2 10 -3 10 3 10 9 6.10 6 6.10 3 10 -4 10 4 10 12 6.10 8 6.10 4 10 -5 10 5 10 15 6.10 10 6.10 5 10 -6 10 6 10 18 6.10 12 6.10 6 10 -7 10 7 10 21 6.10 14 6.10 7 10 8 (1 Å) 10 8 10 24 6.10 16 6.10 8 = 6.10 4 m 2 S ự t h a y đ ổ i b ề m ặ t ri ê n g k h i c h ia n h ỏ 1 c m 3 c h ấ t June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU S Dung dÞch ph©n tö Dung dÞch keo HÖ ph©n t¸n th« 107 105 l, cm S ự p h ụ t h u ộ c b ề m ặ t ri ê n g v à o kí ch t h ư ớ c h ạ t June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Sự phân loại các hệ phân tán theo kích thước hạt Hệ phân tán Kích thước hạt, cm Đặc điểm Dung dịch phân tử < 10 -7 Hệ đồng thể một pha Dung dịch keo 10 -7 ÷ 10 -5 Hạt đi qua giấy lọc, không nhìn thấy trong kính hiển vi Hệ phân tán thô > 10 -5 Hạt không đi qua giấy lọc, nhìn thấy trong kính hiểm vi thường June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Phân loại theo trạng thái tập hợp Sự phân loại các hệ phân tán theo trạng thái tập hợp Số TT Pha phân tán Môi trường phân tán Kí hiệu Tên gọi hệ Ví dụ 1 Rắn Lỏng R/L Son, huyền phù Nước phù sa 2 Lỏng Lỏng L/L Nhũ tương Sữa, mủ cao su 3 Khí Lỏng K/L Bọt Bọt xà phòng 4 Rắn Rắn R/R Dung dịch keo rắn Hợp kim, đá quí 5 Lỏng Rắn L/R Vật xốp Chất hấp phụ xốp 6 Khí Rắn K/R Vật xốp (bọt rắn) Chất hấp phụ xốp 7 Rắn Khí R/K Son khí Khói bụi 8 Lỏng Khí L/K Son khí Mây, sương mù June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Phân loại theo tương tác giữa các hạt o o o o o o o o o o o o o o O O O O O O O O O O o o o o o o o o June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU (a) (b) (c) (d) (e) a, c: Gen lỏng lẻo b: Gen đặc khít; d, e: Các hệ mao quản o o o o oo o o oo o o o oo o o o o o o o o ooo oO O OO O O O OO oo ooo o o o oo o o o o O OOO OOO O O O oo o o o ooo June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Điều chế dung dịch keo  Phương pháp cơ học, người ta sử dụng cối xay để nghiền nhỏ vật thể. Nếu xay trong không khí hạt thu được thường không bé hơn 60m. Nếu xay trong môi trường phân tán lỏng có thêm chất làm bền có thể đạt gần tới độ phân tán keo.  Phương pháp siêu âm, người ta sử dụng tần số trên 2.000 Hz để phân tán các vật thể có độ bền cơ học thấp như các hạt nhựa, lưu huỳnh, graphit, các kim loại nhẹ trong môi trường hữu cơ. June 2, 2014 Phương pháp phân tán CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Phương pháp hồ quang Phương pháp này thường được sử dụng để điều chế son kim loại. Dùng ngay kim loại cần phân tán làm điện cực hồ quang. Khi hồ quang được tạo thành trong môi trường phân tán, kim loại biến thành hơi và ngưng tụ lại thành hạt son. June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Phương pháp ngưng tụ Phương pháp này xảy ra khi pha hơi đi vào môi trường lạnh đột ngột. Trong phòng thí nghiệm, người ta có thể điều chế được son Hg, S, Se, Te khi sục hơi các nguyên tố này vào nước lạnh. Để tăng độ bền vững của son người ta phải thêm các chất ổn định, thường là chất điện li. June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Thay thế dung môi Ví dụ colofan hoặc lưu huỳnh là những chất tan trong rượu nhưng không tan trong nước. Nếu lấy một ít dung dịch các chất trên ở trong rượu cho vào một lượng lớn nước, do tính không tan trong nước colofan hoặc lưu huỳnh sẽ ngưng tụ lại thành các hạt son. June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Phương pháp hóa học  Phản ứng trao đổi  Phản ứng khử  Phản ứng oxi hoá  Phản ứng thuỷ phân June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU TINH CHẾ DUNG DỊCH KEO  THẨM TÍCH  ĐIỆN THẨM TÍCH  SIÊU LỌC June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Thẩm tích DD keo Mµng Dung m«i June 2, 2014 Do sự chênh lệch hóa thế ở 2 bên màng, tạp chất sẽ thoát ra ngoài theo chiều mũi tên, nếu liên tục thay dung môi, có thể đạt được việc đuổi hết các tạp chất có khối lượng phân tử thấp CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Điện thẩm tích Sơ đồ dụng cụ điện thẩm tích 1. Khu giữa chứa dung dịch keo 2. Màng 3. Khu catôt chứa dung môi 4. Que khuấy 5. Khu anôt chứa dung môi + 2 5 4 3 21 June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Siêu lọc 4 3 2 1 Sơ đồ dụng cụ siêu lọc 1. Áp kế 2. Màng siêu lọc 3. Dung dịch keo 4. Dung môi tách ra June 2, 2014 Sinh học: các tế bào bắp thịt và thần kinh, các sợi, màng tế bào, gen, virut, dịch tế bào, máu, đều là những hệ keo June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Mô hình một tế bào động vật điển hình. Các bào quan gồm: (1)hạch nhân (2) nhân (3) ribosome (4) túi tiết,(5) mạng lưới nội chất (ER) hạt, (6) bộ máy Golgi, (7) khung xương tế bào, (8) ER trơn, (9) ty thể, (10) không bào, (11) tế bào chất, (12) lysosome, (13) trung thể. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA HÓA KEO June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Trong công nghiệp gốm và vật liệu xây dựng: sử dụng cao lanh, đất sét là huyền phù đậm đặc của các alumino silicat hiđrat hoá. Kích thước hạt, bản chất hóa học của bề mặt các hạt quyết định chất lượng của vật liệu CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 - Thổ nhưỡng: đất là một hệ keo mà kích thước và khả năng hấp phụ của bề mặt hạt keo quyết định độ phì nhiêu của đất CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU June 2, 2014 June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU - Trong luyện kim: việc đưa thêm một số nguyên tố vào hợp kim, quá trình tôi luyện đều có mục đích tạo ra các cấu trúc vi mô đáp ứng các tính chất mong muốn June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Trong công nghệ hóa học: chất xúc tác xốp là những hệ keo rắn. Điều chế ZSM-5 SiO2 + NaAlO2 + NaOH + N(CH2CH2CH3)4Br + H2O → ZSM-5 + analcime + alpha-quartz June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Nhiều quá trình trùng hợp cao phân tử, điều chế các vật liệu nano được tiến hành trong nhũ tương June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Y học June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Thanks for your attention June 2, 2014CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU