TR NG Đ I H C TRÀ VINHƯỜ Ạ Ọ
KHOA HÓA H C NG DỌ Ứ ỤNG & D B Đ I H CỰ Ị Ạ Ọ

BÁO CÁO HÓA LÝ 2 – HÓA KEO
GVHD: Mai Th Thùy Lamị
SVTH: Nhóm 5
1. V ng Nguy n Trúc Anhươ ễ
2. Lâm Th Xuân Ph ngị ươ
3. Nguy n H ng Nhungễ ồ
4. Ngô Xuân H ngươ
Trà Vinh, tháng 08 năm 2014
CH NG III: TÍNH CH T C A CÁC H KEOƯƠ Ấ Ủ Ệ
B. TÍNH CH T Đ NG H C PHÂN T C A CÁC H KEOẤ Ộ Ọ Ử Ủ Ệ
III.4. CHUY N Đ NG BROWN (BRAO)Ể Ộ
Chuy n đ ng nhi t c a các h t pha phân tán trong h keo cũng nh trong các h vi dể ộ ệ ủ ạ ệ ư ệ ị
th g i là chuy n đ ng Brown. Chuy n đ ng Brown di n ra không ng ng, không phể ọ ể ộ ể ộ ễ ừ ụ
thu c và các ngu n năng l ng bên ngoài và chuy n đ ng càng m nh khi nhi t đ càngộ ồ ượ ể ộ ạ ệ ộ
cao.
Các phân t c a môi tr ng phân tán trong chuy n đ ng nhi t va ch m v i các h t keoử ủ ườ ể ộ ệ ạ ớ ạ
m t cách h n đ n làm cho các h t keo chuy n đ ng. N u h t keo có kích th c đ nh thìộ ỗ ộ ạ ể ộ ế ạ ướ ủ ỏ
các va ch m không đ ng đ u t các h ng khác nhau c a các phân t môi tr ng, làm choạ ồ ề ừ ướ ủ ử ườ
h t nh n đ c các xung l c khác nhau và chuy n đ ng theo m t qu đ o xác đ nh. Khiạ ậ ượ ự ể ộ ộ ỹ ạ ị
kích th c và kh i l ng h t l n làm tăng quán tính, xác su t tri t tiêu các va ch m tăngướ ố ượ ạ ớ ấ ệ ạ
d n đ n làm cho các h t ch dao đ ng quanh v trí cân b ng ho c đ ng yên (không cóẫ ế ạ ỉ ộ ị ằ ặ ứ
chuy n đ ng Brown). Các h t keo nh n đ c m t s va ch m c c l n t các phân t môiể ộ ạ ậ ượ ộ ố ạ ự ớ ừ ử
tr ng nên có thay đ i h ng và t c đ liên t c t i 10ườ ổ ướ ố ộ ụ ớ 20 l n trong m t giây. Vì v y taầ ộ ậ
không th xác đ nh đ c đ ng đi th c c a h t keo, nh ng d dàng xác đ nh đ cể ị ượ ườ ự ủ ạ ư ễ ị ượ
kho ng cách trung bình mà h t d ch chuy n trong m t đ n v th i gian. D i kính hi n viả ạ ị ể ộ ơ ị ờ ướ ể
ho c siêu hi n vi ta có th đánh d u đ c v trí c a h t sau nh ng kho ng th i gian b ngặ ể ể ấ ượ ị ủ ạ ữ ả ờ ằ
nhau. S chuy n đ ng c a các h t t v trí này sang v trí khác có th bi u th b ng cácự ể ộ ủ ạ ừ ị ị ể ể ị ằ
đo n th ng là hình chi u c a qu đ o chuy n đ ng dích d c c a h t trên m t ph ng.ạ ẳ ế ủ ỹ ạ ể ộ ắ ủ ạ ặ ẳ
Trên th c t chúng ta quan tâm đ n s chuy n d ch c a h t theo m t h ng xác đ nhự ế ế ự ể ị ủ ạ ộ ướ ị
nào đó, đó là s chuy n đ ng trung bình c a h t theo h ng nghiên c u. Tuy nhiên xácự ể ộ ủ ạ ướ ứ
su t chuy n đ ng c a h t theo các h ng khác nhau là nh nhau, nên đ chuy n d chấ ể ộ ủ ạ ướ ư ộ ể ị
trung bình c ng b ng 0. Vì v y, thay cho đ i l ng đ d ch chuy n trung bình chúng taộ ằ ậ ạ ượ ộ ị ể
ph i l y đ d ch chuy n bình ph ng trung bình. Các hình chi u c a đ d ch chuy n theoả ấ ộ ị ể ươ ế ủ ộ ị ể
ph ng x đ c xác đ nh theo m i kho ng th i gian nh nhau và đ d ch chuy n bìnhươ ượ ị ỗ ả ờ ư ộ ị ể
ph ng trung bình đ c tính theo bi u th c:ươ ượ ể ứ
Trong đó: : : đ d ch chuy n bình ph ng trung bình.ộ ị ể ươ
∆1, ∆2, ∆3... hình chi u đ d ch chuy n theo ph ng x.ế ộ ị ể ươ
n : là s hình chi u.ố ế
Lý thuy t c a chuy n đ ng Brown đã đ c Einstein và Smoluchowski nghiên c u vàế ủ ể ộ ượ ứ
k t qu th c nghi m c a Perrin và Svedberg kh ng đ nh là đúng. Ph ng trình c b n doế ả ự ệ ủ ẳ ị ươ ơ ả
Einstein và Smoluchowski (1906) đ a ra là:ư
Trong đó: : : đ d ch chuy n trung bình c a h t theo h ng x (m).ộ ị ể ủ ạ ướ
t : kho ng th i gian gi a hai l n đo (giây).ả ờ ữ ầ
r : bán kính c a h t (m).ủ ạ
η : đ nh t c a ch t l ng (N.giây/mộ ớ ủ ấ ỏ 2).
N : s Avogadro.ố
R : h ng s khí.ằ ố
T : nhi t đ tuy t đ i.ệ ộ ệ ố
k : h ng s Boltzmann.ằ ố
III.5. S KHU CH TÁN TRONG DUNG D CH KEOỰ Ế Ị
Khu ch tán là quá trình t di n bi n trong h d i tác d ng c a chuy n đ ng nhi t đế ự ễ ế ệ ướ ụ ủ ể ộ ệ ể
san b ng n ng đ c a các phân t , ion ho c các h keo. S khu ch tán là b t thu n ngh chằ ồ ộ ủ ử ặ ệ ự ế ấ ậ ị
ní di n ra cho t i khi n ng đ c đ c san b ng hoàn toàn. Nghĩa là khi entropi c a h đ tễ ớ ồ ộ ượ ằ ủ ệ ạ
giá tr c c đ i.ị ự ạ
1. Đ nh lu t khu ch tán th nh t c a Fickị ậ ế ứ ấ ủ
Đ nh lu t này áp d ng cho tr ng h p khueecgs tán n đ nh, nghĩa là ng v i gradienị ậ ụ ườ ợ ổ ị ứ ớ
n ng đ không đ i.ồ ộ ổ
Theo đ nh lu t này thì l ng ch t khu ch tán qua ti t di n th ng t l v i gradien n ngị ậ ượ ấ ế ế ệ ẳ ỉ ệ ớ ồ
đ , v i ti t di n th ng các h t đi qua và th i gian khu ch tán:ộ ớ ế ệ ẳ ạ ờ ế
Trong đó: dm : là l ng ch t khu ch tán qua di n tích S sau kho ng th i gian dt.ượ ấ ế ệ ả ờ
D : h s khu ch tán.ệ ố ế
: là gradien n ng đ theo ph ng x.ồ ộ ươ
H s khu ch tán D ph thu c vào tính ch t c a h t khu ch tán và môiệ ố ế ụ ộ ấ ủ ạ ế
tr ng.ườ
D u tr đ c đ t v ph i c a ph ng trình là do s khu ch tán x y ra vấ ừ ượ ặ ở ế ả ủ ươ ự ế ả ề
phía n ng đ gi m, nghĩa là có giá tr âm, đ dm luôn d ng.ồ ộ ả ị ể ươ
Đ nh lu t Fick th nh t có th đ c trình bày d i d ng m t đ dòng khu ch tán iị ậ ứ ấ ể ượ ướ ạ ậ ộ ế k, đó
là l ng ch t chuy n qua m t đ n v di n tích trong m t đ n v th i gian:ượ ấ ể ộ ơ ị ệ ộ ơ ị ờ
N u t o đi u ki n đ gradien n ng đ không ph thu c vào th i gian, trong h sế ạ ề ệ ể ồ ộ ụ ộ ờ ệ ẽ
thi t l p tr ng thái d ng, khi đó ta có:ế ậ ạ ừ
N u l y ế ấ , S = 1, t = 1
Ta có: m = D
Nh v y, h s khu ch tán b ng l ng ch t khu ch tán qua m t đ n v b m t (1cmư ậ ệ ố ế ằ ượ ấ ế ộ ơ ị ề ặ 2)
trong m t đ n v th i gian (1giây) khi gradien n ng đ b ng đ n v . Th nguyên c a h sộ ơ ị ờ ồ ộ ằ ơ ị ứ ủ ệ ố
khu ch tán đ c xác đ nh nh sau:ế ượ ị ư
Chú ý: đ i v i h phân tán keo ho c h vi d th , ng i ta th ng l y m t ngày đêmố ớ ệ ặ ệ ị ể ườ ườ ấ ộ
(24gi ) làm đ n v th i gian thay cho giây, vì t c đ khu ch tán c a nh ng h này r t nh .ờ ơ ị ờ ố ộ ế ủ ữ ệ ấ ỏ
H s khu ch tán D ph thu c vào tính ch t các h t c a pha phân tán, môi tr ng phânệ ố ế ụ ộ ấ ạ ủ ườ
tán và nhi t đ .ệ ộ
Bi u th c c a đ nh lu t Fick th nh t:ể ứ ủ ị ậ ứ ấ
ph ng trình trên chính là ph ng trình Einstein – Smoluchowski.ươ ươ
2. Đ nh lu t khu ch tán th 2 c a Fickị ậ ế ứ ủ
Bi u th c c a đ nh lu t Fick th hai:ể ứ ủ ị ậ ứ
ph ng trình trên là bi u th c toán h c bi u di n đ nh lu t th 2 v s khu ch tán c aươ ể ứ ọ ể ễ ị ậ ứ ề ự ế ủ
Fick. Bi u th c này có th vi t d i d ng khác:ể ứ ể ế ướ ạ
g i là toán t Laplace.ọ ử
3. Ph ng pháp th c nghi m xác đ nh h s khu ch tánươ ự ệ ị ệ ố ế
Các ph ng pháp xác đ nh h s khu ch tán D đ u d a trên nguyên t c chung là choươ ị ệ ố ế ề ự ắ
dung d ch ti p xúc v i dung môi sao cho gi a chúng có m t ranh gi i ngăn cách rõ r t. Đị ế ớ ữ ộ ớ ệ ể
ti n hành phép đo, đ t h đ ng yên nhi t đ không đ i và trong đi u ki n hoàn toànế ặ ệ ứ ở ệ ộ ổ ề ệ
không có rung đ ng và đ i l u. Sau kho ng th i gian xác đ nh, đo l i n ng đ dung d chộ ố ư ả ờ ị ạ ồ ộ ị
t i các l p tính t ranh gi i phân cách và xa d n vào dung d ch. Khi xác đ nh n ng đ đ cạ ớ ừ ớ ầ ị ị ồ ộ ượ
áp d ng b ng m t trong các ph ng pháp: so màu, đo đ h p th ánh sáng ho c chi tụ ằ ộ ươ ộ ấ ụ ặ ế
su t... T đó tính ra D.ấ ừ
Khi xác đ nh đ c h s khu ch tán D và đ nh t c a dung d ch t ph ng trìnhị ượ ệ ố ế ộ ớ ủ ị ừ ươ
Einstein:
có th tính đ c bán kính r c a h t:ể ượ ủ ạ
và kh i l ng mol h t c a pha phân tán:ố ượ ạ ủ
Trong đó: ρ là kh i l ng riêng c a pha phân tán.ố ượ ủ
III.6. ÁP SU T TH M TH U C A DUNG D CH KEOẤ Ẩ Ấ Ủ Ị
S th m th u chính là s khu ch tán ch t tán và dung môi đ a đ n s san b ng n ngự ẩ ấ ự ế ấ ư ế ự ằ ồ
đ trong toàn th tích c a h . Các dung d ch th c có áp su t th m th u tuân theo đ nh lu tộ ể ủ ệ ị ự ấ ẩ ấ ị ậ
VantHoff:
π = C.R.T
Trong đó: π là áp su t th m th u.ấ ẩ ấ
C là n ng đ tính b ng mol/l.ồ ộ ằ
R là h ng s khí lý t ng.ằ ố ưở
T là nhi t đ Kelvin.ệ ộ
Đ nh lu t VantHoff v áp su t th m th u hoàn toàn có th áp d ng keo có n ng đị ậ ề ấ ẩ ấ ể ụ ồ ộ
th p (loãng). Trong tr ng h p này n ng đ C đ c hi u là s mol h t keo trong 1 lít dungấ ườ ợ ồ ộ ượ ể ố ạ
d ch keo:ị
Trong đó: γ là n ng đ h t (s h t trong 1 lít dung d ch).ồ ộ ạ ố ạ ị
N là s Avogadro.ố
Nh v y áp su t th m th u c a dung d ch keo là:ư ậ ấ ẩ ấ ủ ị
hay π = k.T.γ
Áp su t th m th u c a dung d ch keo ch ph thu c vào s h t ch không ph thu cấ ẩ ấ ủ ị ỉ ụ ộ ố ạ ứ ụ ộ
vào b n ch t và kích th c c a h t keo.ả ấ ướ ủ ạ
Khác v i dung d ch th c, dung d ch keo l ng kém b n, kích th c c a h t luôn thayớ ị ự ị ỏ ề ướ ủ ạ
đ i. Đ c bi t khi ch u nh h ng tác d ng c a các y u t bên ngoài, các h t keo có thổ ặ ệ ị ả ưở ụ ủ ế ố ạ ể
k t l i thành h t l n h n ho c tách ra thành các h t nh h n. Đi u đó làm cho n ng đế ạ ạ ớ ơ ặ ạ ỏ ơ ề ồ ộ
h t c a dung d ch keo thay đ i và do đó áp su t th m th u cũng thay đ i.ạ ủ ị ổ ấ ẩ ấ ổ
Do nh ng nguyên nhân trên mà ph ng pháp đo áp su t th m th u không áp d ngữ ươ ấ ẩ ấ ụ
đ c đ xác đ nh kích th c và kh i l ng h t keo. M t khác s có m t c a ch t đi n lyượ ể ị ướ ố ượ ạ ặ ự ặ ủ ấ ệ
trong dung d ch keo cũng đ c th hi n trong giá tr đo đ c c a áp su t th m th u và vìị ượ ể ệ ị ượ ủ ấ ẩ ấ
v y giá tr đó không ph i là giá tr th c c a dung d ch keo.ậ ị ả ị ự ủ ị
III.7. S SA L NG TRONG CÁC H KEOỰ Ắ Ệ
1. Cân b ng sa l ngằ ắ
Trong khi xét v khu ch tán, chúng ta ch a đ ý đ n l c tr ng tr ng. Các h keo cóề ế ư ể ế ự ọ ườ ệ
các h t t ng đ i l n, d i tác d ng c a l c hút trái đ t làm chúng b sa l ng (k t t a).ạ ươ ố ớ ướ ụ ủ ự ấ ị ắ ế ủ
N u nh các h t ch t phân tán đ l n, đ n ng thì sau m t th i gian t t c chúng b k tế ư ạ ấ ủ ớ ủ ặ ộ ờ ấ ả ị ế
t a h t (đ i v i các h phân tán thô). Đ i v i các h có đ phân tán cao h n (có h t nhủ ế ố ớ ệ ố ớ ệ ộ ơ ạ ỏ
h n) s t n t i s phân b cân b ng theo đ cao.ơ ẽ ồ ạ ự ố ằ ộ
Đ nh lu t phân b các phân t khí theo đ cao (còn g i là đ nh lu t áp k ) c a Laplace:ị ậ ố ử ộ ọ ị ậ ế ủ
Ph ng trình cân b ng sa l ng:ươ ằ ắ
đây là ph ng trình cân b ng sa l ng áp d ng cho các h phân tán. đây s khu ch tán vàươ ằ ắ ụ ệ Ở ự ế
s sa l ng là t ng đ ng nhau.ự ắ ươ ươ
Chú ý: S phân b h t theo đ cao tuân theo đ nh lu t áp k ch đúng v i h đ n phânự ố ạ ộ ị ậ ế ỉ ớ ệ ơ
tán. Đ i v i h đa phân tán thì s phân b ph c t p h n, do m i lo i h t có s phân bố ớ ệ ự ố ứ ạ ơ ỗ ạ ạ ự ố
khác nhau và tác d ng c a l c khu ch tán cũng nh tr ng l c lên m i lo i h t cungc khácụ ủ ự ế ư ọ ự ỗ ạ ạ
nhau.
2. Ph ng pháp phân tích sa l ngươ ắ
Đ i v i các h huy n phù kém b n v ng đ ng h c, chúng ta d dàng có th xác đ nhố ớ ệ ề ề ữ ộ ọ ễ ể ị
đ c kích th c h t phân tán d a vào k t qu theo dõi v n t c sa l ng. Ta có v n t c saượ ướ ạ ự ế ả ậ ố ắ ậ ố
l ng:ắ
N u coi các h t d ng hình c u bán kính r, phân b trong môi tr ng có đ nh t thì:ế ạ ạ ầ ố ườ ộ ớ