Bài giảng Hóa lý 2 (Phần 3): Chương 1 - Những khái niệm cơ bản

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hóa lý 2 (Phần 3): Chương 1 - Những khái niệm cơ bản" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm hấp phụ - Hóa keo; Phân loại hệ keo; Các hệ vi dị thể; Các tính chất của hệ keo; Hệ phân tán thô hệ bán keo. Mời các bạn cũng tham khảo bài giảng tại đây!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa lý 2 (Phần 3): Chương 1 - Những khái niệm cơ bản

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 Colloid and Surface Chemistry 4th Ed., Duncan J. Shaw, Butterworth-Heinemann, Burlington, MA, 2003. 2. Surface and Colloid 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 S12 Sr = (m 2 /m3 ) V1 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: S12 1 Sr = =k = kD V1 a 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 Hóa keo 7
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 Tyndall Được phát hiện bởi Faraday (1857) và sau đó bởi Tyndall (1869) John Tyndall (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 Tyndall: 2 3 ⎛ n 2 − no2 ⎞ C.υ 2 I = 24π ⎜ 2 2⎟ 4 Io ⎝ n + 2no ⎠ λ 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 3 ⎛ n 2 − no2 ⎞ C.υ 2 I = 24π ⎜ 2 2⎟ 4 Io ⎝ n + 2no ⎠ λ 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 Io A = - ln 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