Hóa học trong CNSH

Chia sẻ: Orchid Orchid | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

559
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu nghiên cứu hoá học : "Hệ phân tán và đối tượng của hóa lý học các hệ phân tán"

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hóa học trong CNSH

HEÄ PHAÂN TAÙN VAØ ÑOÁI TÖÔÏ NG CUÛA HOÙA LYÙ HOÏ C CAÙC HEÄ PHAÂN TAÙN I . Ñaëc ñieåm cuûa caùc heä phaân taùn I I . Ñoái töôïng cuûa hoùa hoïc chaát keo I I I . Ñoä phaân taùn I V. Phaân loaïi caùc heä phaân taùn V. YÙ nghóa cuûa caùc heä keo trong töï nhieân vaø kyõ thuaät CHÖÔNG 1 1
2
3
• Molecular scale : 0,1 – 1 nm • Nano scale : 1 – 100 nm • Micro scale : μm • Meso scale : mm, cm • Macro scale : > cm 4
* Molecular scale : nguyên tử + phân tử giúp con người hiểu những thuộc tính cơ bản của vật chất  hóa học tổng quát (hữu cơ, vô cơ…), Hóa học lượng tử, cơ học lượng tử… * Micro, Meso, Macro scale : trạng thái cụm, mảng, khối…  Vật lý chất rắn, cơ học Newton * Nano scale : ??? 5
• Khi vật liệu thu nhỏ đến kích thước NANO: các tính chất : hóa học, vật lý, cơ, quang, điện, từ, đều thay đổi so với trạng thái vĩ mô • Ex : * nano Al : xúc tác cho nhiên liệu tên lữa * nano Ag * nano Au * nanocomposite ……. 6
I . Ñaëc ñieåm cuûa caùc heä phaân taùn • Hoùa keo khaûo saùt nhöõng heä phaân taùn dò theå ñaëc bieät goïi laø heä thoáng keo. • * Giöõa theá kyû 19, Selmi ñaõ phaùt hieän moät soá dung dòch coù nhöõng tính chaát ñaëc bieät nhö: – Tính phaân taùn aùnh saùng maïnh. – Chaát tan seõ keát tuûa khi cho vaøo dung dòch moät löôïng nhoû muoái, maëc duø muoái ñoù khoâng phaûn öùng vôùi chaát tan. – Chaát tan tan ra hay keát tuûa khoâng ñi keøm theo söï thay ñoåi veà nhieät ñoä vaø theå tích. Selmi ñaõ goïi caùc dung dòch coù nhöõng ñaëc7
• Graham trong quaù trìng nghieân cöùu tính chaát cuûa nhöõng chaát nhö: gelatin, goâm arabic nhaän thaáy: • - Coù nhieàu chaát khoâng coù khaû naêng keát tinh töø dung dòch. • - Coù theå taùch ñöôïc baèng maøng baùn thaåm • Graham goïi chuùng laø colloid (töø tieáng Latinh colla coù nghóa laø hoà daùn) • Tuy nhieân, Borsop ñaõ chöùng m raèng, trong nhöõng inh ñieàu kieän nhaát ñònh, caùc chaát m Graham goïi laø aø chaát keo cuõng coù theå keát tinh töø dung dòch vaø ñoàng thôøi nhieàu chaát coù khaû naêng keát tinh khaùc cuõng coù theå toàn taïi ôû traïng thaùi keo • Do ñoù, khoâng neân goïi laø chaát keo m chæcoù theå aø goïi laø chaát toàn taïi ôû traïng thaùi keo: traïng thaùi phaân taùn cao. 8
Toùm laïi, m soá ñaëc ñieåmsau ñaây cuûa heä keo ñaõ oät ñöôïc ghi nhaän: - Khaû naêng phaân taùn aùnh saùng - Khuyeách taùn chaämvaø coù khaû naêng thaåm tích ( khaû naêng loïc ñöôïc baèng maøng baùn thaåm) - Khoâng beàn vöõng taäp hôïp: caùc haït phaân taùn deã taäp hôïp vôùi nhau thaønh caùc haït lôùn hôn döôùi taùc duïng cuûa caùc ñieàu kieän beân ngoaøi (nhieät ñoä, khuaáy laéc, chaát ñieän ly,…) - Thöôøng coù hieän töôïng ñieän di 9
II. Ñoái töôïng cuûa hoùa keo Hoùa keo nghieân cöùu caùc heä phaân taùn dò theå, nghóa laø caùc heä caáu taïo töø 2 töôùng trôû leân vaø m trong hai oät töôùng ôû traïng thaùi chia nhoû. -Töôùng phaân taùn coù beà maët rieâng lôùn, caùc quaù trình hoaù hoïc vaø vaät lyù xaûy ra treân beà maët cuûa haït keo ⇒ quyeát ñònh tính chaát cuûa heä keo. -Heä keo coù naêng löôïng töï do beà maët lôùn (∆Gs>0) neân khoâng beàn vöõng veà maët nhieät ñoäng hoïc ⇒ caùc haït cuûa töôùng phaân taùn keát dính laïi vôùi nhau ñeå beà maët phaân chia cuûa töôùng giaûm (∆Gs
VEÀ MAËT NHI EÄT ÑOÄNG HOÏ C TRAÏNG THAÙI CAÂN BAÈNG: Traïng thaùi coù naêng löôïng Gibbs thaáp nhaát (ôû P vaø T khoâng ñoåi) ∆GT,P = 0 QUAÙ TRÌNH TÖÏ NHIEÂN: Quùa trình laøm giaûm naêng löôïng töï do Gibbs ∆GT,P < 0 11
• Goïi G laø naêng löôïng beà maët • G = σS • S: dieän tích beà maët ∀ σ: söùc caêng beà maët ∀ ⇒ dG = σdS + Sdσ • * Neáu σ = const ⇒ dσ = 0 • dG = σdS • Quaù trình xaûy ra töï nhieân khi dG < 0 ⇒ dS < 0 • Hieän töôïng keo tuï (tieán ñeán traïng thaùi beàn) • * Neáu S = const. ⇒ dS =0 • dG = Sdσ • dG
-Veà maët ñoäng hoïc, ñoä beàn vöõng taäp hôïp cuûa heä phaân taùn ñöôïc xaùc ñònh bôûi moái töông quan giöõa löïc huùt vaø löïc ñaåy (ñoä lôùn cuûa haøng raøo naêng löôïng ngaên caûn söï tieán laïi gaàn nhau cuûa caùc haït). -Khi löïc huùt > löïc ñaåy ⇒ caùc haït lieân keát gaây neân hieän töôïng keo tuï (phaù huûy heä phaân taùn). 13 -Toùm laïi, hoùa keo laø khoa hoïc veà caùc quaù
III. Ñoä phaân taùn -Ñoä phaân taùn D ñöôïc ñònh nghóa: D = 1/a a: kích thöôùc cuûa haït (haït hình caàu laø ñöôøng kính d, haït hình laäp phöông laø chieàu daøi caïnh l) - Beà maët rieâng Sr cuõng ñöôïc duøng laøm thöôùc ño cuûa heä phaân taùn: S =S /V 4π r 2 3 6 6l 2 6 Sr = = = Sr = 3 = 4 / 3π r r a 3 l l 14
IV. PHÂN LỌAI CÁC HỆ PHÂN TÁN 1. Phân lọai theo độ phân tán: 15
2. Phân lọai theo trạng thái tập hợp Theo Ostwald, căn cứ vào trạng thái tập hợp của vật chất , hệ keo có thể phân chia thành những hệ trong bảng sau: 16
3. Phân lọai theo tương tác giữa tướng phân tán và môi trường phân tán • Keo ưa lỏng (Lyophylles): tương tác giữa tướng và môi trường phân tán khá lớn , tạo thành lớp solvat hóa (thường là keo thuận nghịch) VD: xà phòng, đất sét hòa tan trong nước, các hợp chất cao phân tử hòa tan trong dung môi thích hợp,… • Keo kỵ lỏng (Lyophobes): tương tác giữa 2 tướng yếu (thường là keo bất thuận nghịch) VD: các sol kim lọai Cách phân lọai này chỉ dùng được cho những hệ có môi trường phân tán lỏng mà thôi. 17
V. Ý NGHĨA CỦA HỆ KEO TRONG TỰ NHIÊN VÀ TRONG KỸ THUẬT 18