Chương 2 Hóa keo

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level HUI© 2006 Chemistry 140 Fall 2002 DuttonGeneral Chemistry: Slide ‹#› of 48 Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Chemistry 140 Fall 2002 Dutton ‹#› 1 CHƯƠNG 2 HÓA KEO 2 Nội dung 2.1. Khái niệm hệ 2.2. Phân loại 2.3. Cấu tạo keo 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo 2.5. Tính chất của hệ keo 2.6. Sự keo tụ 2.7. Một số hệ phân tán thô 3 2.1. Khái niệm hệ phân tán Hệ phân tán Hệ phân tán là hệ gồm nhiều cấu tử tồn tại dưới dạng hạt có kích thước nhỏ bé phân bố (chất phân tán) vào một chất khác (môi trường phân tán) Chất phân tán hay môi trường phân tán đều có thể ở ba trạng thái như lỏng, khí, rắn. 4 Hệ phân tán thô là hệ phân tán mà các hạt ở pha khuếch tán có đường kính lớn hơn 10-5 cm (100 ). Với kích thước hạt như thế người ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường hay kính hiển vi. 2.1. Khái niệm hệ phân tán 5 Hệ phân tán thô Pha khuếch tán là chất rắn thì hệ được gọi là huyền phù. Pha khuếch tán là chất lỏng thì hệ được gọi là nhũ tương. Ví dụ Ví dụ Những hạt đất sét lơ lửng ở trong nước. Sữa, dầu mỡ ở trong nước. 2.1. Khái niệm hệ phân tán 6 Hệ keo là hệ phân tán dị thể có kích thước từ 10-9-10-7m, tổ hợp từ một số nguyên tử, phân tử hay ion. Hệ này quan sát được bằng kính hiển vi điện tử Hệ có kích thứoc khác nhau gọi là hệ đa phân tán. 2.1. Khái niệm hệ phân tán 7 Độ phân tán D là đại lượng nghịch đảo của kích thước hạt. D : độ phân tán a : kích thước hạt 2.1. Khái niệm hệ phân tán 8 2.2. Phân loại hệ phân tán Phân loại theo trạng thái tập hợp Phân loại theo mức độ liên kết (hệ keo) Phân loại 9 Phân loại theo trạng thái tập hợp Môi trường phân tán là RẮN xerosol (sol rắn) Môi trường phân tán là LỎNG lyosol (sol lỏng) Môi trường phân tán là KHÍ aserosol (sol khí) 2.2. Phân loại hệ phân tán 10 Môi trường phân tán là RẮN (xerosol - sol rắn) R/R: bê tông, hợp kim… L/R: trái cây, tế bào… K/R: bông gòn, bọt xốp 2.2. Phân loại hệ phân tán 11 Môi trường phân tán là LỎNG (Lyosol - sol lỏng) R/L: huyền phù L/L: nhũ tương K/L: nước ngọt… 2.2. Phân loại hệ phân tán 12 Môi trường phân tán là KHÍ (aserosol - sol khí) R/K: bụi, khói L/K: sương mù K/K: hương thơm trong không khí 2.2. Phân loại hệ phân tán 13 Phân loại theo mức độ liên kết (Hệ keo) Hệ keo ưu lỏng (keo ưu lưu) Hệ keo kỵ lỏng (keo ghét lưu) 2.2. Phân loại hệ phân tán 14 Hệ keo ưu lỏng (keo ưu lưu) là hệ keo mà pha phân tán liên kết chặt chẽ với môi trường phân tán (thường lỏng). Ví dụ: hồ tinh bột, mủ cao su… 2.2. Phân loại hệ phân tán 15 Hệ keo kỵ lỏng (keo ghét lưu) là hệ keo mà pha phân tán không liên kết chặt chẽ với môi trường phân tán. Đây là các hệ keo điển hình. Ví dụ: thuỷ tinh lỏng trong nước 2.2. Phân loại hệ phân tán 16 2.3. Cấu tạo hạt keo Mixen keo bao gồm ba phần Nhân keo Lớp hấp phụ Lớp khuyếch tán Như vậy, MIXEN keo trung hòa về điện. 17 Xét cấu tạo của mixen keo AgI trong dung dịch KI, được tạo thành từ phản ứng: AgNO3 + KI = AgI + KNO3 Mixen keo bao gồm nhân keo là tập hợp gồm rất nhiều phân tử AgI có cấu trúc tinh thể. 2.3. Cấu tạo hạt keo 18 Biểu diễn cấu tạo mixen keo AgI trong môi trường KI dưới dạng công thức hay ký hiệu sau: Ký hiệu 2.3. Cấu tạo hạt keo 19 Trong đó: m: số phân tử hợp chất khó tan n: số ion quyết định thế hiệu (n - x): số ion đối trong lớp hấp phụ (n > x) x: số ion đối trong lớp khuếch tán 2.3. Cấu tạo hạt keo 20 Keo âm Cấu tạo keo 2.3. Cấu tạo hạt keo 21 Tương tự cấu tạo và kí hiệu của mixen keo AgI trong môi trường AgNO3 là: Ký hiệu 2.3. Cấu tạo hạt keo 22 Keo dương Cấu tạo keo 2.3. Cấu tạo hạt keo 23 Để hình thành một hệ keo tồn tại bền vững thì cần đảm bảo hai điều kiện tiên quyết như sau: 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo Chất phân tán và môi trường phân tán không tan vào nhau hay tan rất ít. Phải có chất ổn định có khả năng hấp phụ lên các hạt keo để giữ cho hệ keo không bị tách pha gây nên sự keo tụ Điều kiện hình thành hệ keo 24 Phương pháp điều chế hệ keo Phương pháp Phân tán Phương pháp Ngưng tụ Phương pháp Hoá học Phương pháp Vật lý 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo 25 Phương pháp tinh chế hệ keo Phương pháp Thẩm tích Phương pháp Điện Thẩm tích Phương pháp Siêu lọc 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo 26 2.5. Tính chất hệ keo Tính chất hệ keo Tính chất động học Tính chất quang Tính chất điện 27 Độ bền tập hợp: (độ bền nhiệt động học) được xác định bởi độ phân tán mà khi đó các hệ keo có khả năng chống lại sự keo tụ Độ bền động học: được xác định bởi chuyển động nhiệt của các hạt Thực chất độ bền của hệ keo phụ thuộc vào tương tác giữa các hạt keo 2.6. Sự keo tụ Độ bền vững của hệ keo 28 Là nồng độ tối thiểu chất điện ly cần thiết để gây ra sự keo tụ với một tốc độ ổn định, mmol/lít. Đánh giá khả năng keo tụ. Ngưỡng càng thấp thì khả năng gây keo tụ càng lớn. Ngưỡng keo tụ 2.6. Sự keo tụ 29 2.7. Một số hệ phân tán thô Một số hệ phân tán thô Huyền phù Nhũ tương Bọt Sol khi Sol rắn 30 Huyền phù là hệdị thể gồm các tiểu phân rắn phân tán trong môi trường lỏng. Hạt huyền phù có kích thước 10-6m trở lên. Ví dụ: hạt lơ lửng trong nước 2.7. Một số hệ phân tán thô 31 Nhũ tương là hệ dị thể gồm pha lỏng phân tán trong môi trường phân tán lỏng. Như hai pha lỏng không tan lẫn hay tan ít và khác nhau về bản chất. Ví dụ: dầu mỡ trong nước. 2.7. Một số hệ phân tán thô 32 Bọt là hệ dị thể gồm pha khí phân tán trong môi trường phân tán lỏng. Các hạt bọt trong hệ có kích thước cỡ mm đến vài cm Ví dụ: hỗn hợp bọt xà phòng 2.7. Một số hệ phân tán thô 33 Sol khí là hệ dị thể gồm pha phân tán là khí hoặc lỏng phân tán trong môi trường phân tán khí. Kích thước hạt phân tán khí khoảng 10-7-10-4 m Ví dụ: sơn phun, bình phun vào không khí 2.7. Một số hệ phân tán thô 34 Sol rắn là hệ dị thể gồm pha phân tán là rắn, lỏng hoặc khí phân tán trong môi trường phân tán rắn. Ít nghiên cứu trong thực tế. Ví dụ: thuỷ tinh hồng ngọc, đá quý… 2.7. Một số hệ phân tán thô 35 Bài tập Xác định ngưỡng keo tụ của dung dịch K2Cr2O7 0,01M đối với keo nhôm. Biết để keo tụ 1 lít keo đó phải thêm chất điện ly là 0,0631 lít. Bài 1. C : nồng độ chất điện ly (mol/l) V : thể tích của dd điện ly, (ml)  : thể tích keo, (ml) 36 Điều chế keo hydroxol sắt (III) bằng cách cho từ từ dd FeCl3 vào nước đang sôi. Viết cấu tạo và ký hiệu keo. Bài 2. FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl Phương trình điều chế keo: Ký hiệu keo: {mFe(OH)3.nFe3+.(3n-x)Cl-}.xCl- Bài tập 37 Điều chế keo hydronol sắt (III) bằng cách cho từ từ dd FeCl3 vào nước đang sôi. Viết cấu tạo và ký hiệu keo. Bài 2. Cấu tạo keo: Fe(OH)3 Cl- Fe3+ Fe3+ Fe3+ Fe3+ Cl- Fe3+ Fe3+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Bài tập 38 Viết công thức cấu tạo của Mixen keo khi cho Na2SO4 tác dụng với BaCl2 trong 2 trường hợp: 1. Dư Na2SO4 2. Dư BaCl2 Bài 3. Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl Phương trình điều chế keo: Ký hiệu keo: 1. {mBaSO4.nSO42-.(2n-x)Na+}.xNa+ 2. {mBaSO4.nBa2+.(2n-x)Cl-}.xCl- Bài tập 39 Cho phản ứng: 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3↓ + 6H2O 1. Viết công thức cấu tạo của mixen keo biết H2S dư? 2. Khi đặt hệ keo vào điện trường thì hạt keo di chuyển sang điện cực nào? Bài 4. 1. {mAs2S3.nS2-.(2n-x)H+}.xH+ 2. Hạt keo chuyển về cực dương vì keo âm. Bài tập