Chương I: Nhũng khái niệm cơ bản | Bài giảng môn Hóa lý | Đại học Bách khoa hà nội
Pha phân tán: các hạt có kích thước nhất định phân bố trong toàn thể tích của môi trường phân tán. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa lý giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Preview text:
Phần 3 HẤP PHỤ -HÓA KEO Tài liệu học tập: 1.
Hóa lý và hóa keo, Nguyễn Hữu Phú, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2003. 2.
Giáo trình Hấp phụ-Hóa keo, Đinh Văn Hoan, Bộ môn Hóa lý, ĐHBK Hà nội, 1984 3.
Hóa học chất keo, S.S. Voiutski, người dịch Lê Nguyên Tảo, NXB Đại học và Trung
học chuyên nghiệp – Hà Nội, 1973. Tài liệu tham khảo: 1.
Introduction to Col oid and Surface Chemistry 4th Ed., Duncan J. Shaw,
Butterworth-Heinemann, Burlington, MA, 2003. 2.
Surface and Col oid Chemistry Principles and Applications, K.S. Birdi CRC Press, 1 Boca Raton, 2010.
Chương I. NHỮNG KHÁI NiỆM CƠ BẢN
1. HÓA KEO: khảo sát các hệ phân tán cao dị thể đặc biệt
à Hệ có ít nhất một kích thước trong khoảng 10-9m – 10-6m (nm - μm)
= hệ có chứa các phân tử lớn và/hoặc các hạt có kích thước nhỏ
à Các yếu tố xác định bản chất của một hệ keo gồm: - Kích thước hạt
- Hình dạng của hạt và độ linh động
- Các tính chất bề mặt (bao gồm cả tính chất điện)
- Tương tác giữa các hạt
- Tương tác giữa các hạt và môi trường 2 I. KHÁI NiỆM
2. HỆ PHÂN TÁN: gồm pha phân tán & môi trường phân tán
- Pha phân tán: các hạt có kích thước nhất định phân bố trong toàn
thể tích của môi trường phân tán.
3. ĐỘ PHÂN TÁN (D): đặc trưng nhất cho hệ phân tán 1 D = a a: kích thước hạt (m) VD:
nếu hạt hình cầu, bán kính r à a = 2r
nếu hạt hình lập phương, có độ dài cạnh ℓ à a = ℓ 3 I. KHÁI NiỆM
4. BỀ MẶT RIÊNG Sr: bề mặt ứng với một đơn vị thể tích pha phân tán 12 S S (m 2/m3 ) r = 1 V
S12: bề mặt phân chia giữa pha phân tán (pha 1) và môi trường phân tán (pha 2)
V1: thể tích của pha phân tán (pha 1)
à Bề mặt riêng, kích thước hạt và hình dạng hạt có liên hệ: S S = 1
12 = k = D r k V a 1
k: hệ số phụ thuộc vào hình dạng hạt; VD: hạt hình cầu có k = 6 5
5. SỰ PHỤ THUỘC CỦA BỀ MẶT RIÊNG Sr VÀO KÍCH THƯỚC Tại sao hệ keo không dị thể?
R < 10 nm: công nghệ nano
Ảnh hưởng của bề - Bề mặt riêng lớn
mặt không thể bỏ - Năng lượng tự do bm lớn qua 10%
II. PHÂN LOẠI HỆ KEO VÀ CÁC HỆ VI DỊ THỂ
1. PHÂN LOẠI THEO ĐỘ PHÂN TÁN (kích thước pha phân tán) nano Phân tán phân tử Hệ phân tán keo Hệ vi dị thể Hệ phân tán thô Hệ dị thể 7 Hóa keo
2. PHÂN LOẠI THEO TRẠNG THÁI TẬP HỢP (rắn, lỏng, khí) Pha phân Môi Kí hiệu Tên hệ Ví dụ tán trường Khí Khí K/K --- Lỏng Khí L/K Sương, mù Thuốc trừ sâu Rắn Khí R/K Khói, bụi Khói, bụi Khí Lỏng K/L Bọt, nhũ tương khí Bọt bia Lỏng Lỏng L/L Nhũ tương Sữa Rắn Lỏng R/L keo, huyền phù, sol Sơn, dịch tế bào Khí Rắn K/R Bọt rắn, xốp, Đá bọt Lỏng Rắn L/R Gel Bơ, thạch Rắn Rắn R/R Sol rắn, hợp kim Thủy tinh màu, đá quý Sương mù 10 Bọt lỏng 11 12 Sol -Gel 13
3. PHÂN LOẠI THEO TƯƠNG TÁC
+ Ưa lỏng (liophilic): keo tương tác mạnh với môi trường phân
tán à loại keo này có thể tồn tại với nồng độ khá lớn mà không
cần chất bảo vệ. VD: SiO2 trong nước
+ Kỵ lỏng (liophobic): keo Na trong benzen, chỉ tồn tại với nồng
độ rất nhỏ à hoặc phải thêm chất bảo vệ
Tăng nồng độ keo ưa lỏng à gel
Tăng nồng độ keo kỵ lỏng à kết tủa
Ưa nước (hydrophilic); Kỵ nước (hydrophobic): khi môi trường phân tán là nước.
Ưa dầu (lipophilic); Kỵ dầu (lipophobic): môi trường phân tán là
chất không phân cực (dầu) 14
Sol: Các hạt keo không tương tác
Gel: Các hạt keo tương tác à bộ khung chứa MT phân tán Công nghệ sol-gel và sản phẩm
http://sariyusriati.wordpress.com/2008/10/21/sol-gel-technology/
Chương II. CÁC T/CHẤT CƠ BẢN CỦA HỆ KEO n I. Tính chất quang học n
II. Tính chất điện động n
III. Tính chất động học phân tử n IV. Tính chất cơ học I. Tính chất quang học Trái: hệ phân tán keo; Phải: dung dịch A: dung dịch
B: Hệ phân tán keo trong suốt
C: Hệ phân tán keo hấp thụ ánh sáng hoàn toàn § Sự phân tán ánh sáng § Sự hấp thụ ánh sáng 17
1. Phân tán ánh sáng - Hiệu ứng Tyndal
Được phát hiện bởi Faraday (1857) và sau đó bởi Tyndall (1869) John Tyndal (1820 -1893) ánh sáng ánh sáng Dung dịch Hệ phân tán keo
Chiếu chùm tia sáng qua dung dịchà hình nón sáng đục 18 Phương trình Rayleigh n
Định lượng hóa hiệu ứng Tyndal : 2 2 ⎛ ⎞ C.υ2
I = 24π 3 n2 − no ⎜ ⎟ Io ⎝ n2 + 2n2 λ 4 o ⎠ n, no:
chiết suất của pha phân tán và môi trường phân tán ν : thể tích 1 hạt keo C : nồng độ hạt keo λ : bước sóng ánh sáng tới
PT áp dụng cho các hạt không mang điện
Áp dụng cho trường hợp hạt có d < 0.1 λ.
Trường hợp d > λ à phản xạ ánh sáng, và không phụ thuộc bước sóng Phương trình Rayleigh 2 2 ⎛ ⎞ C.υ2
I = 24π 3 n2 − no ⎜ ⎟ Io ⎝ n2 + 2n2 λ 4 o ⎠ n
Cường độ ánh sáng phân tán tỉ lệ thuận với nồng độ hạt keo n
Kích thước hạt càng lớn à cường độ ánh sáng phân tán mạnh
à tăng sự mờ đục (đúng khi r < 2.10-8m n
Bước sóng ánh sáng càng nhỏ à cường độ ánh sáng phân tán (I) càng lớn n
Sự khác biệt về chiết suất giữa pha phân tán và MT càng lớn à I càng lớn Một số ví dụ
Dung dịch FeCl3 (trái) và keo sắt (phải) Trình diễn laser
Phân tán ánh sáng trong tự nhiên 21 2. Sự hấp thụ ánh sáng
Cũng tuân theo định luật Lambert- Beer: A = K.ℓ.C
A: độ hấp thụ (absorbance) hoặc mật độ quang I A = ln o - I Io: cường độ tia tới I: cường độ tia ló K: hệ số hấp thụ mol
ℓ: độ dầy của môi trường
à Định luật này đúng trong trường hợp hệ keo phân tán cao