Hóa học trong CNSH

HEÄ PHAÂN TAÙN VAØ ÑOÁI HEÄ PHAÂN TAÙN VAØ ÑOÁI TÖÔÏ NG CUÛA HOÙA LYÙ HOÏ C TÖÔÏ NG CUÛA HOÙA LYÙ HOÏ C CAÙC HEÄ PHAÂN TAÙN 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

• Molecular scale : 0,1 – 1 nm • Nano scale : 1 – 100 nm • Micro scale : μm • Meso scale : mm, cm • Macro scale : > cm

ử

* Molecular scale : nguyên t ườ

ữ

ng t

+ phân t ử i hi u nh ng thu c tính c ộ ơ ấ  hóa h c t ng quát ọ ổ , c ử ơ ọ ượ

ng t

giúp con ng ể b n c a v t ch t ả ủ ậ (h u c , vô c …), Hóa h c l ơ ữ ơ ử… h c l ọ ượ

ạ

* Micro, Meso, Macro scale : tr ng thái ấ ắ

ố  V t lý ch t r n,

ậ

c m, m ng, kh i… ả ụ ơ ọ Newton c h c * Nano scale : ???

c

ậ ệ

ậ

, đ u thay đ i so v i

• Khi v t li u thu nh đ n kích th ướ NANO: ơ ạ

ỏ ế các tính ch t : hóa h c, v t lý, c , quang, ọ đi n, t ổ

ấ ệ ừ ề

ớ tr ng thái vĩ mô

• Ex :

ệ

* nano Al : xúc tác cho nhiên li u tên l a ữ * nano Ag * nano Au * nanocomposite …….

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 ñaëc

tính keå treân laø caùc dung dòch giaû

•

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 minh raèng, trong nhöõng ñieàu kieän nhaát ñònh, caùc chaát maø Graham goïi laø 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 maø chæ coù theå goïi laø chaát toàn taïi ôû traïng thaùi keo: traïng thaùi phaân taùn cao.

Toùm laïi, moät soá ñaëc ñieåm sau ñaây cuûa heä keo ñaõ

ñöôïc ghi nhaän:

- Khaû naêng phaân taùn aùnh saùng

- Khuyeách taùn chaäm vaø 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

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 moät trong hai töôùng ôû traïng thaùi chia nhoû.

quyeát ñònh tính chaát cuûa

-Töôùng phaân taùn coù beà maët rieâng lôùn, caùc quaù trình hoaù hoïc vaø vaät lyù xaûy ra treân beà maët cuûa haït keo (cid:222) heä keo.

caùc haït cuûa töôùng phaân taùn keát

-Heä keo coù naêng löôïng töï do beà maët lôùn (D Gs>0) neân khoâng beàn vöõng veà maët nhieät ñoäng hoïc (cid:222) dính laïi vôùi nhau ñeå beà maët phaân chia cuûa töôùng giaûm (D Gs<0). Trong quaù trình bieán ñoåi nhö vaäy, thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa heä thoáng 10 khoâng ñoåi maø chæ bieán ñoåi veà maët naêng löôïng.

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) D GT,P = 0 QUAÙ TRÌNH TÖÏ NHIEÂN: Quùa trình laøm giaûm naêng löôïng töï do Gibbs D GT,P < 0

• G = s S

• Goïi G laø naêng löôïng beà maët

• S: dieän tích beà maët

" s : söùc caêng beà maët

dG = s dS + Sds

" (cid:222)

• * Neáu s

= const (cid:222)

ds = 0

• dG = s dS

• Quaù trình xaûy ra töï nhieân khi dG < 0 (cid:222) dS <

• Hieän töôïng keo tuï (tieán ñeán traïng thaùi

beàn)

dS =0

• * Neáu S = const. (cid:222)

• dG = Sds

< 0 ds

• dG <0 (cid:222) • Theâm chaát HÑBM ñeå baûo veä heä keo

-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).

caùc haït lieân keát gaây

-Khi löïc huùt > löïc ñaåy (cid:222) neân hieän töôïng keo tuï (phaù huûy heä phaân taùn).

-Toùm laïi, hoùa keo laø khoa hoïc veà caùc quaù trình hình thaønh vaø phaù huûy caùc heä phaân

taùn (cid:222) teân goïi ñaày ñuû cuûa moân hoïc :”Hoùa

lyù hoïc caùc heä phaân taùn vi dò theå”

III. Ñoä phaân taùn

D = 1/a a: kích thöôùc cuûa haït (haït hình caàu laø ñöôøng kính d, haït hình laäp phöông laø chieàu daøi caïnh l)

-Ñoä phaân taùn D ñöôïc ñònh nghóa:

= S

/ V

- Beà maët rieâng Sr cuõng ñöôïc duøng laøm thöôùc ño cuûa heä phaân taùn:

=

S

p 4 r p 4 / 3

r

3 r

6 a

2 l 6 = = 3 l

6 l

Vôùi S12: dieän tích beà maët phaân caùch giöõa

töôùng 1 vaø 2.

V1: theå tích töôùng phaân taùn

*Haït hình caàu: * Haït hình laäp

phöông:

IV. PHÂN L AI CÁC H PHÂN TÁN

Ọ

Ệ

1. Phân l ai theo đ phân tán:

ộ

ọ

ạ

ậ

ợ

2. Phân l ai theo tr ng thái t p h p Theo Ostwald, căn c vào tr ng thái t p h p c a v t ch t , ấ ạ ứ h keo có th phân chia thành nh ng h trong b ng sau: ệ

ợ ủ ậ ậ

ữ ể ệ ả

ng tác gi a t

ng phân tán và

ữ ướ

3. Phân l ai theo t ọ ươ ng phân tán môi tr ườ

• Keo a l ng ữ ướ

ng ư ỏ (Lyophylles): t ươ ng phân tán khá l n , t o thành l p solvat hóa (th ạ ng tác gi a t ớ ng và môi ườ ườ ớ

tr là keo thu n ngh ch) ậ

ị VD: xà phòng, đ t sét hòa tan trong n ấ ướ ợ ấ

phân t hòa tan trong dung môi thích h p,… c, các h p ch t cao ợ ử

ng tác gi a 2 t ữ ướ ng y u ế