HĨA KEO COLLOIDAL CHEMISTRY  Giảng viên: TS ĐỒN VĂN ĐẠT  Email: datbelgo@gmail.com PHÂN BỐ CHƯƠNG TRÌNH Giờ tín Chương Nội dung Khái niệm hệ keo Tính chất động học phân tử phân tán ánh sáng hệ keo Năng lượng bề mặt Sự hấp phụ Tính chất điện hệ keo Tính bền hệ keo keo tụ Hệ keo ưa lưu hệ bán keo Sự tạo cấu thể Hệ phân tán môi trường khí Tổng Số tiết Lý Tự thuyết học 4 4 5 10 5 10 4 4 30 30 60 Tài liệu học tập: Sách giáo trình: [1] Trần Văn Nhân, Giáo trình Hóa học chất keo, Khoa Hóa học trường Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội, năm 2001 Tài liệu tham khảo: [1] Hà Thúc Huy, Hóa keo, Nhà xuất đại học quốc gia TP.HCM, 2000 [2] Lâm Ngọc Thêm, Bài tập Hóa lý sở, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, trang 286-314 [3] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý hóa keo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2009, trang 445-523 [4] Nguyễn Thị Thu, Hóa keo, Nhà xuất Đại học sư phạm, 2002 [5] Colloid science: principles, methods and applications / edited by Terence Cosgrove John Wiley and sons publisher, 2005– 2nd ed [6] Arthur W Adamson and Alice P Physical chemistry of surfaces John Wiley and sons publisher, 1997 -6th ed III Phương pháp đánh giá  Giữa kỳ : Tự luận 30%  Cuối kỳ: Tự luận; 50%  Thường kỳ: Tự luận: 20% (có cột điểm thường kỳ) HÓA KEO ( COLLOIDAL SCIENCE) Khái niệm hệ keo Tính chất động học phân tử phân tán ánh sáng hệ keo Năng lượng bề mặt Sự hấp phụ Tính chất điện hệ keo Tính bền hệ keo keo tụ Hệ keo ưa lưu hệ bán keo Sự tạo cấu thể Hệ phân tán mơi trường khí CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ KEO 1.1 Khái niệm hóa học chất keo Hệ phân tán Là hệ có cấu tạo từ pha trở lên Trong hệ, pha trạng thái chia nhỏ gọi pha phân tán phân bố pha có tính liên tục gọi môi trường phân tán Hệ phân tán đồng thể (ví dụ: dung dịch nước muối) Hệ phân tán dị thể (ví dụ: kết tủa AgI) Hệ phân tán đồng thể Khi pha phân tán phân bố mơi trường tạo thành hệ đồng nhất, khơng có bề mặt phân cách gọi hệ phân tán đồng thể Hệ phân tán dị thể Lần lượt cho NaOH vào dung dịch FeCl3, CuSO4, CrCl3, CoCl2 Hệ phân tán dị thể: hệ có cấu tạo từ pha trở lên, pha không đồng với Giữa pha phân tán môi trường phân tán có bề mặt phân cách Hệ keo Blood Milk Hệ keo hệ phân tán vi dị thể, pha phân tán (hay hạt keo) có kích thước hạt nằm giới hạn 1-100nm (10-9- 10-7m) phân bố môi trường đồng gọi mơi trường phân tán Ngày nay, mơn Hóa keo đại, giới hạn được9mở rộng từ 1nm đến 1000nm, tức 10-9 -10-6m Hệ keo - Sữa, bơ, sốt cà chua Sương mù Sơn Mỹ phẩm, thuốc Hóa chất nơng nghiệp 10 Điều kiện cần thiết cho tạo gel có bất đối xứng hình dáng hạt keo phân tử lớn hợp chất cao phân tử (hình đũa, hình kim, hình cánh hoa) Sự bất đối xứng lớn, dung dịch keo dung dịch cao phân tử dễ chuyển vào trạng thái gel nồng độ thấp Các vị trí đầu cuối hạt keo dạng hình đũa, hình kim, vị trí rìa hình cánh hóa có độ dày solvat hóa mỏng 𝜉 nhỏ so với vị trí khác Vì q trình tạo gel hạt có cấu hình bất đối xứng kết hợp với qua vị trí đó, tạo mạng cấu trúc khơng gian, hốc mạng chứa đầy chất lỏng ổn định 285 Ví dụ dung dịch nồng độ 2% gelatin lớn chuyển thành gel nhiệt độ phòng, dung dịch gelatin 0.5% lỗng khơng thể chuyển thành gel Nồng độ tối thiểu để hệ keo dung dịch cao phân tử chuyển sang trạng thái gel tùy thuộc vào chất hệ Ví dụ, sol axit silicic tạo gel nồng độ không nhỏ 3%, dung dịch aga tụ gel nồng độ 0,1% 286 Quá trình tạo gel giải thích sau: Hệ keo, dung dịch cao phân tử ⇄ gel Nghĩa tùy thuộc điều kiện hệ keo, dung dịch cao phân tử chuyền thành gel Ngược lại, tùy thuộc yếu tố khác nhau, hệ gel chuyển thành dung dịch keo dung dịch cao phân tử Hình: Sơ đồ tạo gel (thạch) 287 Những hệ keo ưa lỏng dung dịch cao phân tử điều kiện ổn định chuyển thành gel Khi khối gel chịu tác động học phá vỡ liên kế mạng lưới không gian hệ gel chuyển thành trạng trái dung dịch keo dung dịch cao phân tử Khi ngừng tác động học khối gel lại phục hồi Sự biến đổi thuận nghịch gọi tượng xúc biến Khi nâng cao nhiệt độ, cường độ chuyển động nhiệt hạt keo tăng lên, liên kết chúng yếu Vì nhiệt độ tăng gel chuyển thành dạng sol Khi nhiệt độ giảm sol chuyển thành dạng gel 288 Chất điện ly ảnh hưởng đến trình tạo gel Một số ion có tác động nhanh q trình tạo gel Ví dụ: điều kiện chuẩn, dung dịch nước gluten 5% tụ gel 50 phút, có mặt ion SO42tụ gel 25 phút, với ion CSN- dung dịch khơng tụ gel Bởi ion sulfat, SO42- khử solvat hóa mạnh phân tử gluten, làm dễ dàng q trình tụ gel, SCN- thúc đẩy solvat hóa phân tử gluten, đến mức chung khơng thể liên kết mạng không gian 289 Hệ phân tán mơi trường khí (Sol khí, aerosol) Sol khí: hệ vi di thể bao gồm pha phân tán rắn lỏng phân tán vào môi trường phân tán khí Sol khí có pha phân tán lỏng gọi mù (nhũ tương khí), pha phân tán rắn gọi bụi (huyền phù khí) Kích thược hạt pha phân tán sol khí giới hạn 10-7 – 10-4 m, kích thước hạt bụi khói thuốc lá, bụi xi măng tương ứng 1,7.10-7 – 10-6 m 1,4.10-5 – 1,3.10-4 Các đám mây mỏng cao hệ khói, hạt pha phân tán khơng phải giọt nước mà hạt nước rắn 290 Sol khí sol lỏng điều chế phương pháp ngưng tụ phân tán Trong thiên nhiên người ta thấy sol khí dạng đám khói từ miệng núi lửa, vụ nổ, … phân tán tự nhiên chất rắn thành bụi nhỏ có kích thước khác khơng khí (sol khí đa phân tán) Sol khí điều chế từ phương pháo ngưng tụ thường có kích thước hạt đồng Khi ngưng tụ bão hòa cách làm lạnh, ứng dụng phản ứng hóa học để tạo khí sản phẩm lỏng,…người ta thường nhận sol khí đồng 291 Ngưng tụ độ bảo hòa nhỏ thực hệ có mặt tâm ngưng tụ (các hạt khói, bụi, ion) trung tâm cơng nghiệp lớn khơng khí ln có sẵn trung tâm ngưng tụ (bụi, khói), nên người ta quan sát số ngày mưa nhiều vùng khác Ví dụ: Tạo mưa nhân tạo: phun bắn hố chất kích thích khối khơng khí lên tạo thành mây Hố chất sử dụng giai đoạn CaCl2, CaC2, CaO, hợp chất muối urê, anlonium nitrat Những hợp chất có khả hấp thụ nước từ khối khơng khí nên kích thích q trình ngưng tụ 292 Tiếp theo giai đoạn tích luỹ Trong giai đoạn số lượng hạt nhân ngưng kết mật độ hạt mát tăng lên đám mây Trong giai đoạn cuối, máy bay phun vào khối mây loại hố chất chậm đơng gồm iốt bạc (AgI) băng khơ (CO2 đóng băng) Chúng gây nên tình trạng cân mức cao nhất, tạo nhiều hạt nước Khi kích thước hạt nước đủ lớn chúng rơi xuống đất 293 Hình Minh họa tạo mưa nhân tạo AgI 294 Nhiều hệ sol khí độc hại, người ta khơng mong muốn tồn chúng, phải tìm cách loại bỏ sol khí Có hai phương pháp áp dụng Phương pháp điện: Electrophere Dưới tác dụng hiệu điện cao cỡ 90.000-100.000V electron chuyển từ catot đến anot với vận tốc lớn, làm ion hóa khơng khí, nhờ hạt bụi tích điện chuyển động nhanh tới điện cực tương ứng để phóng điện, sol khí bị phá hủy 295 Phương pháp phá sol khí lọc qua thiết bị lọc đặc biệt điều chế từ giấy, vật liệu xốp Qua thiết bị lọc, hạt bụi giữ lại, khơng khí qua 296 Sol khí áp dụng nơng nghiệp để xơng khói vườn cây, diệt côn trùng dạng mù, bụi, việc gây mưa nhân tạo, phương pháp nén khí để phun sương, phun nhũ kim loại , tạo mù nhiên liêu lỏng, Ví dụ: Lọc bụi tĩnh điện (ESP) thiết bị lọc bụi phương pháp tĩnh điện Ngun lý ESP là: Khi dòng khói qua điện trường (được tạo dòng điện chiều có hiệu điện cao) dòng khói bị điện li tạo thành điện tử, ion âm ion dương Bụi khói qua điện trường bị nhiễm điện, hạt bụi nhiễm điện bị hút phía điện cực trái dấu bám bề mặt điện cực Sau thời gian bụi bám bề mặt điện cực có chiều dày định hệ thống búa gõ, máy rung tách hạt bụi đưa phễu thu hồi 297 Hình Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) 298 Thank you for your attention! 299 ... HĨA KEO ( COLLOIDAL SCIENCE) Khái niệm hệ keo Tính chất động học phân tử phân tán ánh sáng hệ keo Năng lượng bề mặt Sự hấp phụ Tính chất điện hệ keo Tính bền hệ keo keo tụ Hệ keo ưa lưu hệ bán keo. .. colloid (dung dịch keo) Tinh bột gelatin Gơm arabic 23 Hóa keo – Hóa lý học hệ phân tán vi dị thể 24 1.3.1 ĐỐI TƯỢNG CỦA HĨA KEO: Hóa keo nghiên cứu hệ phân tán vi dị thể, nghóa hệ cấu tạo từ... Nội dung Khái niệm hệ keo Tính chất động học phân tử phân tán ánh sáng hệ keo Năng lượng bề mặt Sự hấp phụ Tính chất điện hệ keo Tính bền hệ keo keo tụ Hệ keo ưa lưu hệ bán keo Sự tạo cấu thể Hệ