›
›

Bài giảng Hóa keo - Chương 2: Các hiện tượng bề mặt - ThS. Trương Đình Đức

pdf 70 trang phuongnguyen 11570
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa keo - Chương 2: Các hiện tượng bề mặt - ThS. Trương Đình Đức", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_keo_chuong_2_cac_hien_tuong_be_mat_ths_truong.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hóa keo - Chương 2: Các hiện tượng bề mặt - ThS. Trương Đình Đức

  1. CHƯƠNG 2 CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT
  2. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  3. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  4. SỨC CĂNG BỀ MẶT Kh«ng khÝ G  = S Do G = A là công tiêu tốn, Sức căng bề mặt là công tiêu tốn để tạo ra một đơn vị diện tích bề mặt (dấu chỉ công phải tiêu tốn chống lại sức hút để đưa các phân tử từ thể tích ra bề mặt). N­íc  = G = [ J ] = [ N ] [m] = [ N ] = 10 5 dyn = 103 dyn/cm S [m 2 ] [m 2 ] [m] 100 cm Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  5. Định nghĩa sức căng bề mặt là lực tác dụng trên một đơn vị độ dài. Chất lỏng σ,Nm-1 Kim loại, σ ,Nm - 1 Lực tác dụng trên một đơn vị độ dài o muối nóng chính là sức căng bề mặt (20 C) chảy f -3 o -3  n-hexan 18,4.10 Hg (20 C) 472.10 2 l -3 o -3 C2H5OH 22,0.10 Ag (970 C) 800.10 ”Sức căng bề mặt là lực tác dụng -3 o -3 trên một đơn vị độ dài của bề mặt, tiếp Xyclohexan 26,5.10 NaCl (1000 C) 98.10 tuyến với bề mặt và hướng theo chiều -3 giảm diện tích bề mặt” Benzen 28,9.10 Chất rắn -3 o -3 H2O 72,75.10 BaSO4 (25 C) 1250.10 o -3 σ = f l = 1 CaF2 (25 C) 2500.10 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  6. Giả thiết có 1m3 chất được phân chia thành phân tử tự do Năng lượng tiêu tốn: nhiệt hoá hơi H Giả thiết các phân tử hình lập phương có cạnh l có l-3 hình lập phương Diện tích bề mặt 1 hình lập phương 6 l2 → Tổng diện tích bề mặt 6 l2 l-3 = 6.l-1 Công hình thành bề mặt S sẽ là S. chính nhiệt hóa hơi: 6 H .  H =  hay  =  6 Kích thước phân tử l có thể tính theo công thức: 1/ 3 V l = N 0 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  7. So sánh sức căng bề mặt  tính toán và thực nghiệm -1 -3 Chất lỏng , N.m (thực H, J.m l, m H.l nghiệm)  6 Nước 72,75.10-3 2,2.109 3,12.10-10 114.10-3 Clorofom 27,6.10-3 0,55.109 5,16.10-10 47,3.10-3 n-hexan 18,4.10-3 0,23.109 6.10-10 23.10-3 Benzen 28,9.10-3 0,34.109 5,28.10-10 29.10-3 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  8. HIỆN TƯỢNG MAO QUẢN Áp suất hơi trên mặt cong lõm Hiện tượng mao dẫn Phương pháp xác định sức căng bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  9. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  10. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  11. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  12. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  13. Áp suất hơi trên mặt cong lõm P S = (4 r2)’ = 8 r dr / P 4 0 V = r 3 = 4 r2 dr 3 P r Công tiêu tốn để hình thành bề mặt S sẽ là: A = . S = P. V  S 2 P = = (Phương trình Laplace) V r Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  14. Hiện tượng mao dẫn r Do = cos , từ phương trình Laplace ta có: O r r1 2 cos r1 P = r T Vì lực đẩy cột nước lên cân bằng với trọng lượng h cột nước: 2 cos r2 r2hdg r Nếu sự thấm ướt là hoàn toàn, ta có = 0, cos = 1. Khi đó ta có: r dgh  = 2 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  15. Phương pháp xác định sức căng bề mặt r d n gh n n = 2 r d x gh x  = x 2  x d h → = x x  n d n h n n, dx, dn là các hằng số được xác định chính xác ở các nhiệt độ khác nhau (tra bảng), do đó đo các độ cao hx và hn ta tính được x Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  16. SỰ HẤP PHỤ Một số khái niệm Hấp phụ một lớp đơn phân tử. Phương trình Langmuir Sự hấp phụ trên bề mặt dung dịch khí. Phương trình Gibbs Màng bề mặt. Áp suất bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  17. Một số khái niệm Hấp phụ là sự tích luỹ chất trên bề mặt phân cách pha (khí/rắn, lỏng/rắn, khí/lỏng, lỏng/lỏng) Chất bị hấp phụ xuyên qua lớp bề mặt đi sâu vào thể tích chất hấp phụ giống như sự hoà tan thì hiện tượng đó gọi sự hấp thụ Hấp phụ và hấp thụ gọi chung là hấp thu Quá trình ngược với hấp phụ khi chất đi ra khỏi bề mặt gọi là sự giải hấp Lượng chất hấp phụ trên một đơn vị diện tích bề mặt hoặc trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ gọi là đại lượng hấp phụ kí hiệu a Sự hấp phụ vật lý thực hiện bằng lực phân tử là lực yếu, nhiệt hấp phụ vật lý khoảng 2  6 kcal/mol Sự hấp phụ hóa học thực hiện bằng lực liên kết hóa học là lực mạnh, nhiệt hấp phụ hóa học lớn hơn cỡ một vài chục kcal/mol Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  18. Mô hình quá trình hấp phụ xảy ra trên bề mặt phân cách pha khí – rắn Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  19. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  20. Hấp phụ một lớp đơn phân tử Phương trình Langmuir Ở trạng thái cân bằng tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp, ta có: k.P.(1 ) = k’. Ở đây k và k’ tương ứng là hằng số hấp phụ và giải hấp. Do đó:  k = P = bP 1  k' bP Suy ra  = 1 bP V Vì  = Vm V là đại lượng hấp phụ tính bằng thể tích chất bị hấp phụ ở điều kiện tiêu ch uẩn, Vm là đại lượng hấp phụ cực đại khi 100% bề mặt bị che phủ (thể tích đơn lớp), do đó ta có: bP V = V m 1 bP Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  21. k Đại lượng b = là hệ số hấp phụ k' Ở áp suất thấp, bP > 1 ta có: V = Vm ứng với sự hấp phụ cực đại Diện tích bề mặt của chất hấp phụ -20 2 S = N0. Am . 10 , m /g Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  22. Hình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir V Vm Trong đó Vm thể tích hấp phụ cực đại tính bằng cm3 ở 0oC và 1 atm; N0 số Avogađro Am diện tích chiếm bởi một phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt tính bằng Å2 (1Å = 10-8 cm). o 2 Đối với nitơ lỏng ( 195 C), Am = 16,2 Å 2 Đối với benzen Am = 10 Å Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  23. Sự hấp phụ trên bề mặt dung dịch khí. Phương trình Gibbs G = .s + 1.n1 + 2.n2  sức căng bề mặt, i hoá thế, ni số mol cấu tử i Lấy vi phân toàn phần ta có: dG = ds + sd + 1dn1 + n1d1 + 2dn2 + n2d2 G là hàm của nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt và số mol các cấu tử: G = G(T, P, s, n1, n2) Lấy vi phân toàn phần: G G G G G dG = dT + dP + ds + dn + dn T P n 1 n 2 P,S,ni T,s,n1 S 1 T,P,S,n 2 T,P,S,n T,P,ni 2 1 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  24. Nếu lưu ý đến các hệ thức nhiệt động sau: G G = S (entropi) = V (thể tích) T P P,S,ni T,P,n i G G =  (sức căng bề mặt); =  (hoá thế) S i T,P,ni n i T,P,S, n J i dG = SdT + Vdp + ds + 1 dn1 + 2 dn2 SdT Vdp + sd + n1 d1 + n2 d2 = 0 Ở T, P = const PT trở thành: sd + n1 d1 + n2 d2 = 0 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  25. Chia dung dịch thành lớp bề mặt và lớp thể tích 0 0 n2 Gọi n 1 và n 2 là số mol cấu tử 1 và 2 trong lớp thể tích n1 n1 và n2 tương ứng là số mol trong lớp bề mặt Đối với lớp bề mặt 0 0 0 n 1 d1 + n 2 d2 = 0 n 2 d = d o 1 0 2 n n1 2 o o o n 2 n1 sd + n n d2 = 0 2 1 n o n 0 1 n - n 2 d 2 1 n 0 = 1 s d 2 n2 số mol chất tan 2 (trong n1 mol dung môi) ở trong lớp bề mặt 0 n 2 n1 số mol chất tan 2 trong lớp thể tích qui về n1 mol dung môi 0 n1 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  26. d  = (đại lượng hấp phụ) d2 Đối với dung dịch loãng có nồng độ C theo nhiệt động học: 0 2 = μ 2 + RT lnC Hay d2 = RT dlnC Do đó: d C d  = = RT d ln C RT dC phương trình Gibbs Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  27. Chất hoạt động bề mặt d Trường hợp 1 > 0,  0 (sự hấp phụ dương) dC Phần phân cực -COOH; -OH; -NH2; -SH; -CN; -NO2; -NCS; -CHO; -HSO3 Phần không phân cực gốc hiđrocacbon mạch thẳng hoặc mạch vòng Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  28. Chất hoạt động bề mặt Phần đuôi không phân cực kỵ nước là các hyđro cacbo n mạch thẳng hoặc mạch nhánh (có số nguyên tử C từ 8 đến 18) Phần đầu phân cực ưa nước gồm các nhóm nguyên tử phân cực hay ion Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  29. Ứng dụng của các chất HĐBM Các chất HĐBM có ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của các ngàn h công nghiệp hóa học như: tẩy rửa, sơn, dệt may, mỹ phẩm, dược phẩm Các chất HĐBM đóng vai trò quan trọng trong nghiệp dầu mỏ. Các chất HĐBM được sử dụng để bảo vệ môi trường ví dụ như trong xử lý dầu tràn. Việc hiểu rõ các tính chất cơ bản bao gồm những ứng dụng rộng rãi h ơn của các chất hoạt động bề mặt ví dụ như quá trình điều chế nh ũ tương, huyền phù, quá trình làm bền nhũ tương là rất quan tr ọng trong việc hiểu đúng thành phần và kiểm soát hiệu quả các hệ liên quan. Đây là trường hợp đặc biệt với nhiều quá trình hình thà nh trong ngành công nghiệp hóa học. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  30. CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT – Chất HĐBM gốc anion – Chất HĐBM gốc cation – Chất HĐBM không ion – Chất HĐBM lưỡng tính – Chất HĐBM đặc biệt – Chất HĐBM polymer Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  31. Các chất HĐBM anion Trong số các loại chất hoạt động bề mặt, chất hoạt động bề mặt anion được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp do giá thành rẻ và rễ sản xuất. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  32. Cacboxylat Đây là loại chất hoạt động bề mặt được biết đến sớm nhất: natri hay kali stearat (C17H35COONa hay C17H35COOK), natri myristat (C14 H29COONa). Nhóm alkyl cũng có thể chưa bão hòa, ví dụ như natr i oleat. Các xà phòng thương mại là hỗn hợp của các axit béo thu được từ mỡ động vật, dầu cọ hay dầu dừa Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ phân hủy sinh học, độc tính thấp Nhược điểm: dễ bị kết tủa trong nước cứng khi có mặt các ion kim loạ i như Ca2+ hay Mg2+. Hạn chế nhược điểm: cacboxylat được biến đổi bằng việc thêm các đu ôi ưa nước, ví dụ các ethoxy cacboxylat với công thức chung RO(C - H2-CH2-O)n-CH2-COO , este cacboxylat chứa các nhóm hydroxyl hay nhiều nhóm –COOH, sarcosinat chứa 1 nhóm amin với công t hức chung RCON(R’)COO-. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  33. Sunphat • Được tổng hợp nhiều nhất và quan trọng nhất: tổng hợp từ phản ứng giữa a ncol và axit sunphuric (thực tế: axit clo-sunphonic hoặc hỗn hợp SO2/không khí cho quá trình sunphat hóa các ancol) • Tính chất: Muối của kim loại kiềm tan tốt trong nước, chúng có khuynh hướ ng bị thủy phân. Ví dụ: natri dodecyl sunphat (ký hiệu SDS hay còn được gọ i là natri lauryl sunphat), chúng phổ biến cả quá trình nghiên cứu cơ bản và lượng tiêu thụ trong CN. Tại nhiệt độ phòng, chất HĐBM khá tan và dung d ịch 30% nước là khá chảy (độ nhớt thấp). Ở dưới 25oC, chất HĐBM dễ dàng được tách ra dưới dạng lớp hồ mềm khi nhiệt độ thấp dưới điểm Krafft (điể m Krafft là điểm mà trên nhiệt độ này độ tan của chất hoạt động bề mặt tăn g rất nhanh so với quá trình tăng nhiệt độ). Điểm Krafft còn phụ thuộc vào c hiều dài mạch cacbon của gốc ankyl. Như vậy, bằng cách kiểm soát sự phân bố này mà người ta có thể thu được điểm Krafft ở xấp xỉ 10oC. Do nồng độ c hất hoạt động bề mặt có thể tăng tới 30 – 40% (dựa vào sự phân bố của chiề u dài mạch cacbon trong gốc ankyl), độ nhớt của dung dịch có thể tăng rất n hanh và có thể sinh ra hiện tượng tạo gel. Nồng độ tới hạn tạo mixen của SD S là 8.10-3 mol/lít (0,24%). Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  34. Muối photphat chứa chất hoạt động bề mặt gốc anion Ankyl photphat và ankyl ether photphat đều được điều chế bằng cách xử lý các ancol béo hoặc các ancol ethoxylat bởi các tác nhân phot phat hóa, thông thường là P4O10. Phản ứng sinh ra mono hay di est e của axit photphoric. Tỷ lệ của 2 este này được xác định bằng tỷ lệ của các chất phản ứng, h àm lượng nước có mặt trong thành phần phản ứng. Các tính chất lý hóa của các chất hoạt động bề mặt ankyl photphat ph ụ thuộc vào tỷ lệ của các este. Các chất HĐBM gốc photphat được sử dụng trong ngành công nghiệp luyện kim do tính chất chống ăn mòn của chúng. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  35. Chất hoạt động bề mặt gốc cation + - • Chất HĐBM gốc cation: có công thức phân tử chung R1R2R3R4N X Ví dụ ankyl tri-metyl ammonium clorua, R chứa từ 8 đến 18 nguyên tử C, ví dụ d odecyl tri-metyl ammonium clorua C12H25(CH3)3NCl. Một loại chất hoạt độ ng bề mặt cation khác được sử dụng rộng rãi là loại chất hoạt động bề mặt có chứa 2 nhóm ankyl mạch dài, ví dụ dimetyl dimetyl ammonium clorua v ới mạch ankyl có từ 8 – 18 nguyên tử C. • Các chất HĐBM di-ankyl có độ tan kém hơn với chất HĐBM mono-ankyl nhưng chúng thường được sử dụng để làm chất tẩy rửa có tác dụng làm mề m vải sợi. • Các chất HĐBM cation tan tốt trong nước nếu chúng có 1 đuôi ankyl mạch dài. Chúng thích hợp với hầu hết các ion vô cơ và nước cứng, không tương thích với các metasilicat và các photphat ở nồng độ cao. Chúng cũng không tương thích với các vật liệu giống protein. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  36. • Chất HĐBM cation bền vững với sự thay đổi pH, cả môi trường a xit lẫn môi trường kiềm. • Chất HĐBM cation không tương thích với hầu hết các chất hoạt đ ộng bề mặt anion nhưng lại tương thích với các chất hoạt động bề mặt không ion. • Các chất HĐBM cation không tan trong dung môi hydrocacbon. N gược lại, các cation với 2 hay nhiều hơn 2 mạch ankyl dài tan tốt tr ong dung môi hydrocacbon nhưng chúng cũng có khả năng phân t án trong nước. • Bền vững về mặt hóa học với các chất điện ly. Nồng độ tới hạn tạo mixen của các chất hoạt động bề mặt cation rất giống với nồng độ tới hạn tạo mixen của các chất hoạt động bề mặt anion có cùng mạ ch cacbon. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  37. Ứng dụng của các chất HĐBM cation • Ứng dụng chính của các chất HĐBM cation dựa trên khuynh hướ ng hấp phụ trên bề mặt tích điện âm của chúng • Ví dụ: Làm tác nhân chống ăn mòn trên bề mặt thép Chất tuyển nổi Chất khuếch tán các hạt màu vô cơ Tác nhân chống tích điện cho vật liệu bằng nhựa Các tác nhân chống tích điện và làm mềm vải sợi Dầu dưỡng tóc Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  38. Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Các chất hoạt động bề mặt lại này có chứa cả nhóm chức cation và anion. Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính chủ yếu là các N-an kyl betaine là dẫn xuất của tri-metyl glycine (còn được gọi là betaine). Ví dụ của chất hoạt động bề mặt betaine là lauryl amido p ropyl di-metyl betaine C12H25CON(CH3)2CH2COOH. N hững ankyl betaine này còn được gọi là ankyl di-metyl glycinat. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  39. Đặc điểm của chất HĐBM lưỡng tính • Đặc điểm chính: sự phụ thuộc của chúng vào pH của dung dịch mà chú ng hòa tan. Trong môi trường axit, phân tử có điện tích dương và có tín h chất của chất hoạt động bề mặt cation, ngược lại trong môi trường kiề m, phân tử có điện tích âm và có tính chất của chất hoạt động bề mặt an ion. • Đối với các phân tử chất HĐBM lưỡng tính, có một giải pH đặc biệt đượ c xác định mà tại đó phân tử thể hiện sự cân bằng tính chất của cả 2 nhó m cation và anion (điểm đẳng điện của phân tử). • Các phân tử chất hoạt động bề mặt lưỡng tính đều tan tốt trong nước, độ tan của chúng đạt cực tiểu tai khoảng pH của điểm đẳng điện. Các c hất hoạt động bề mặt lưỡng tính này thể hiện sự tương thích rất tốt với các loại chất hoạt động bề mặt khác, hình thành hỗn hợp các chất hoạt động bề mặt. chúng bền vững cả trong môi trường axit và bazơ. Hoạt tí nh bề mặt của các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính thay đổi rất lớn và phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nhóm điện tích và cho thấy hoạt tín h tối đa tại điểm đẳng điện. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  40. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  41. Chất hoạt động bề mặt không ion Chất HĐBM không ion: dựa trên cơ sở etylen oxit, giống như chất hoạt động bề mặt ethoxylat Có nhiều chất HĐBM không ion đặc biệt, ví dụ ancol ethoxyl at, axit béo ethoxylat, mono-alkaolamit ethoxylat, sorbitan este ethoxylat, amin béo ethoxylat và etylen oxit – propyle ne oxit co-polyme (những chất kiểu này thỉnh thoảng được cho là các chất hoạt động bề mặt polyme). Một loại chất hoạt động bề mặt không ion quan trọng khác là các sản phẩm multi-hydroxy như glycol este, glycerol (và poly glycerol) este, glucoside (và poly-glucoside) and sucr ose este. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  42. Đường đẳng nhiệt sức căng bề mặt  =  (C) đường đẳng nhiệt hấp phụ  =  (C) Đường đẳng nhiệt  =  (C) của chất HĐBM biểu diễn sự giảm sức căng bề mặt khi tăng nồng độ của chất HĐBM d Z tg = = dC C  C d Z  (C)  = = RT dC RT Z tg  (C) O C C Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  43. Qui tắc Traube ND: Trong một dãy đồng đẳng (ví dụ dãy các axit béo) độ HĐBM tăng trung bình 3,2 lần khi thêm một nhóm CH2 Axit butyric C3H7COOH tan trong nước (hạn chế) Axit valeric C4H7COOH ít tan (khoảng 4 %) Axit caproic C5H11COOH không tan Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  44. Áp suất bề mặt Màng khí và màng ngưng tụ o o o oooooooooooooooooo 0 sức căng bề mặt của dung môi    sức căng bề mặt của dung dịch 0 = 0  áp suất bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  45. Phương trình trạng thái khí 2 chiều = 0  = kC d = d = kdC C d kC  = = = RT dC RT RT  diện tích chiếm bởi 1 mol chất HĐBM trên bề mặt ta có: 1  =  . = R.T Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  46. Sự kết dính và kết dính nội Năng lượng kết dính nội là Năng lượng phải tiêu tốn để cắt một pha thà nh 2 phần (tính cho 1cm2 mặt cắt) A B B WC = 2AH (đối với pha A) A B A WC = 2BH (đối với pha B) A B Năng lượng kết dính, kí hiệu Wa B Wa = AB + BH AB A B A Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  47. Sự thấm ướt, góc tiếp xúc (góc thấm ướt) H Tổng hợp lực tại T phải bằng không: RL + LH cos = RH (phương trình Young) LH cos là hệ số thấm ướt L  RH  0 chất lỏng thấm ướt bề mặt  LR T  >90o, cos< 0 chất lỏng không thấm ướt bề mặt Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  48. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  49. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  50. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  51. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  52. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  53. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  54. Góc tiếp xúc của nước trên một số bề mặt rắn Bề mặt rắn , độ Bề mặt rắn , độ Thuỷ tinh 0 Graphit 86 Xelofan 18 Polietylen (PE) 94 Màng poliamit 75 Parafin 110 Thép 60 ¸ 90 Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  55. Chất thấm ướt Đối với dung môi tinh khiết: RL + LH cos = RH / Khi thêm chất hoạt động bề mặt:  + / = RH RL  LH.cos' Như vậy: RL + LH cos = / + /  RL  LH.cos' / cos hoặc ’ <   RL  LH Vậy sự có mặt của chất HĐBM làm giảm góc tiếp xúc, có nghĩa là tăng tí nh thấm ướt của chất lỏng (các chất HĐBM gọi là chất thấm ướt) Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  56. Sự chảy loang Chảy loang là trường hợp thấm ướt hoàn toàn của một giọt chất lỏng B lên bề mặt của một chất lỏng A thường là nước có sức căng bề mặt lớn hơn kết quả là chất lỏng B biến thành một màng mỏng trên bề mặt. BH H B AH T AB A Điều kiện chảy loang là: AH > BH + AB S = AH BH AB > 0 S gọi là hệ số chảy loang Ví dụ: Các chất chảy loang tốt trên bề mặt nước: rượu ROH, axit hữu cơ R-COO H, amin R-NH2; Các chất không chảy loang: dầu vaselin, dầu máy. Hệ số S càng lớn thì tốc độ chảy loang càng lớn. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  57. Chất tuyển nổi Chất tuyển nổi là chất HĐBM khi hấp phụ lên bề mặt các hạt quặng làm thay đổi tính thẩm ướt của các hạt này trong nước nhờ đó người ta có thể tách c húng ra khỏi đất bùn (phương pháp tuyển nổi). Chất tuyển nổi có thể là gốc cation hoặc gốc anion. Ví dụ về gốc anion: Các cacboxylat: RCOO . . . . . H+ Các sunfonat: . . . . . H+ RSO 3 Các mecaptan (thiol): RS . . . . . . . H+ R' S + Các thiocacbonat (xanthat): R N C S . . . . . . H Ví dụ về gốc cation: các amin: (N+R1 R2 R3 R4) . . . OH Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  58. CHẤT TẨY RỬA - SỰ TẠO MIXEN Tác dụng tẩy rửa của xà phòng bao gồm: 1. Làm cho nước thấm ướt bề mặt 2. Kéo hạt mỡ ra khỏi bề mặt bằng cách tạo thành mixen ưa nước 3. Tạo bọt để lôi cuốn mixen + ChÊt L L L H§BM M' M M  ' R R R Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  59. Nồng độ tới hạn tạo mixen (NTM) Vai trò của xà phòng là giảm sức căng bề mặt  của dung dịch  II I III NTM C Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  60. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  61. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  62. oooooo ooo o o oooooooo oo oo ooooooooo o o oo oooo o o ooo ooooo o oo o oo oooooooooooooooo o oo oo o o o oo oooooooooooooooooo o o o o oo oo oooo o o ooo ooooo o o oo oo o o o ooo o ooooooooooooooooo oo o o oo oo o oooooooooooooo o oo oo oooooooooooooooooo oo oo o o ooooo o oo oo o oooooooooo o o oo 1-3,5 nm n­íc oo 2nm o o o ooooo o oo oo o o o o oooooo ooooo ooo o ooo oooooooooooooo o o o oo oo oo oo o o oo o o ooo o o ooooo o o o o o o o oo o o o oo oo o ooo ooo oo oo o ooo o o o ooo oo o oo oooo o o o o ooo (a) o oo ooooo ooooo (b) (c) ooooo (d) (e) Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  63. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  64. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  65. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  66. Sự biến đổi các tính chất của dung dịch natri dodecylsunfat theo nồng độ 1. Độ dẫn điện 2. Sức căng bề mặt 3. Tính tẩy rửa 4. Áp suất thẩm thấu Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  67. Sự hoà tan keo OOOO OO O O O Dung m«i O N­ícO O O h÷u c¬ OOOO OOOO O OO OO O O O O O N­íc O Benzen O O O O O O O OO O OOOOO Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  68. Các loại xà phòng - Xà phòng anion + Muối của axit palmitic: C15H31COO . . . Na + Muối của axit stearic: C17H35COO . . . Na + Muối của axit oleic: C17H33COO . . . Na - Xà phòng cation + + [N R1R2R3R4]X xetyltrimetyl amoni bromua: C16H33(CH3)3N Br - Xà phòng trung tính ROH + nCH2 CH2 R (OCH2 CH2)n OH O Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  69. Chương 2: Các hiện tượng bề mặt
  70. THANKS FOR YOUR ATTENTION! Chương 2: Các hiện tượng bề mặt