Bài giảng Hóa lý - Chương 2: Hóa keo - Nguyễn Trọng Tăng

Nội dung text: Bài giảng Hóa lý - Chương 2: Hóa keo - Nguyễn Trọng Tăng

1. CHƯƠNG 2 HÓA KEO 1
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 2
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 3 ba trạng thái như lỏng, khí, rắn.
4. 2.1. Khái niệm hệ phân tán 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. 4
5. 2.1. Khái niệm hệ phân tán Hệ phân tán thô Pha khuếch tán là chất rắn thì hệ được gọi là huyền phù. Ví dụ Những hạt đất sét lơ lửng ở trong nước. Pha khuếch tán là chất lỏng thì hệ được gọi là nhũ tương. Ví dụ Sữa, dầu mỡ ở trong nước. 5
6. 2.1. Khái niệm hệ phân tán 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. 6
7. 2.1. Khái niệm hệ phân tán Độ phân tán D là đại lượng nghịch đảo của kích thước hạt. 1 • D : độ phân tán D = a • a : kích thước hạt 7
8. 2.2. Phân loại hệ phân tán Phân loại theo trạng thái tập hợp Phân loại Phân loại theo mức độ liên kết (hệ keo) 8
9. 2.2. Phân loại hệ phân tán Phân loại theo trạng thái tập hợp Môi trường Môi trường Môi trường phân tán phân tán phân tán là RẮN là LỎNG là KHÍ xerosol (sol rắn) lyosol (sol lỏng) aserosol (sol khí) 9
10. 2.2. Phân loại hệ phân tán 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 10
11. 2.2. Phân loại hệ phân tán Môi trường phân tán là LỎNG (Lyosol - sol lỏng) - R/L: huyền phù - L/L: nhũ tương - K/L: nước ngọt 11
12. 2.2. Phân loại hệ phân tán Môi trường phân tán là KHÍ (aserosol - sol khí) - R/K: bụi, khói - L/K: sương mù - K/K: hương thơm trong không khí 12
13. 2.2. Phân loại hệ phân tán Phân loại theo mức độ liên kết (Hệ keo) Hệ keo ưu lỏng Hệ keo kỵ lỏng (keo ưu lưu) (keo ghét lưu) 13
14. 2.2. Phân loại hệ phân tán 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 14
15. 2.2. Phân loại hệ phân tán 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 15
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. 16
17. 2.3. Cấu tạo hạt keo 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. 17
18. 2.3. Cấu tạo hạt keo Biểu diễn cấu tạo mixen keo AgI trong môi trường KI dưới dạng công thức hay ký hiệu sau: Ký hiệu { [ mAgI ] nI- (n - x)K+ } xK+ Nhân keo Lớp hấp phụ Lớp khuếch tán Hạt keo 18 Mixen keo
19. 2.3. Cấu tạo hạt keo 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 19
20. 2.3. Cấu tạo hạt keo Cấu tạo keo Keo âm 20
21. 2.3. Cấu tạo hạt keo Tương tự cấu tạo và kí hiệu của mixen keo AgI trong môi trường AgNO3 là: Ký hiệu + - - { [ mAgI ] nAg (n - x)NO3 } xNO3 Nhân keo Lớp hấp phụ Lớp khuếch tán Hạt keo 21 Mixen keo
22. 2.3. Cấu tạo hạt keo Cấu tạo keo Keo dương 22
23. 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo Điều kiện hình thành hệ keo Để hình thành một hệ keo tồn tại bền vững thì cần đảm bảo hai điều kiện tiên quyết như sau: ⚫ 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 23
24. 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo Phương pháp điều chế hệ keo Phương pháp Phương pháp Phương pháp Phương pháp Phân tán Ngưng tụ Vật lý Hoá học 24
25. 2.4. Phương pháp điều chế hệ keo Phương pháp tinh chế hệ keo Phương pháp Phương pháp Phương pháp Điện Thẩm tích Siêu lọc Thẩm tích 25
26. 2.5. Tính chất hệ keo Tính chất hệ keo Tính chất Tính chất Tính chất động học quang điện 26
27. 2.6. Sự keo tụ Độ bền vững của hệ keo ⚫ 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 27
28. 2.6. Sự keo tụ Ngưỡng keo tụ 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. C.V γ = .1000 28 ω
29. 2.7. Một số hệ phân tán thô Một số hệ phân tán thô Huyền Nhũ Sol Sol Bọt phù tương khi rắn 29
30. 2.7. Một số hệ phân tán thô Huyền phù là hệdị thể gồm cáctiểu phân rắn phân tán trong môi trườnglỏng . Hạt huyền phù có kích thước10 -6m trở lên. Ví dụ: hạt lơ lửng trong nước 30
31. 2.7. Một số hệ phân tán thô 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. 31 Ví dụ: dầu mỡ trong nước.
32. 2.7. Một số hệ phân tán thô Bọt là hệ dị thể gồm pha khí phân tán trong môi trường phân tánlỏng . Các hạt bọt trong hệ có kích thước cỡ mm đến vài cm Ví dụ: hỗn hợp bọt xà phòng 32
33. 2.7. Một số hệ phân tán thô 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 33
34. 2.7. Một số hệ phân tán thô 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 34
35. Bài tập Bài1 . 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. C.V 0,01.0,0631 γ = .1000 = .1000 = 0,631.10−3 (mol / l) ω 1000 C : nồng độ chất điện ly (mol/l) V : thể tích của dd điện ly, (ml) 35  : thể tích keo, (ml)
36. Bài tập Bài2 . Điều chế keo hydroxol sắt (III) bằng cách cho từ từ dd FeCl3 vào nước đang sôi. Viết cấu tạo và ký hiệu keo. Phương trình điều chế keo: FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl Ký hiệu keo: 3+ - - {mFe(OH)3.nFe .(3n-x)Cl }.xCl 36
37. Bài tập Bài2 . Điều chế keo hydronol sắt (III) bằng cách cho từ từ dd FeCl3 vào nước đang sôi. Viết cấu tạo và ký hiệu keo. Cl- Cấu tạo keo: Cl- Cl- Fe3+ Cl- Fe3+ Fe3+ Cl- Fe(OH) Cl- 3 Cl- - Fe3+ Cl Cl- Fe3+ Fe3+ Cl- 37 Cl-
38. Bài tập Bài3 . 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 Phương trình điều chế keo: Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl Ký hiệu keo: 2- + + 1. {mBaSO4.nSO4 .(2n-x)Na }.xNa 38 2+ - - 2. {mBaSO4.nBa .(2n-x)Cl }.xCl
39. Bài tập Bài4 . 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? 2- + + 1. {mAs2S3.nS .(2n-x)H }.xH 2. Hạt keo chuyển về cực dương vì keo âm. 39