Nghiên cứu hóa keo (In lần thứ 2): Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuốn sách "Hóa keo" trình bày các quy luật hóa lý của các hệ vi dị thể (hay còn gọi là hệ phân tán cao) và các hiện tượng bề mặt. Phần 1 cuốn sách cung cấp cho người học các kiến thức mở đầu, các hiện tượng bề mặt. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu hóa keo (In lần thứ 2): Phần 1

TRẦN V À N NHÂN 003 'Ầ ĩỉsẰ NHÃ XUÂT BÁN DẠI HỌC QUÔC GIA HÀ NỘI
TRẦN VÁN NHÂN HÓA KEO In lầ n t h ứ 2 NHÁ XUẨT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
nha xuất sàn đại học ọuốc Gin Hồ NỘI 16 1là n g C h u ô i - H a i Iìà T rư n g - H à N ộ i Đ iê n thoai: (0 4 ) 9 7 2 4 8 5 2 : (0 4 ) 9 7 2 4 7 7 0 . F a x: (04) 9 7 1 4 8 9 9 Chịu trá ch n h iệm xuảt bả n : G iám đ ố c: PHÙNG QUỐC B Ả O Tổng biên tậ p : N G U YEN BÁ TH ẢN H Chịu trá ch n h iệm nội d u n g : H ộ i đ ồ n g n g h iệ m t h u g iá o t r ìn h T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n - Đ H Q G H N Người n h ận xét: PGS. TS N G U Y Ễ N V À N P H Ấ T T S N G U Y Ễ N T H Ị B ÍC H LỘ C B iên tậ p : QUỐC THANG Chế bản & vẽ hình: Quốc THANG Trinh bày bia: NGỌC ANH HOA KEO_____________________________________________ M ã số: 1K - 5 4 Đ H 2 0 0 7 In 1.(XX) cuốn , k h ổ 14,5 X 20,5 c m tại C ổ n g tv in G ia o T h ô n g Số x u ấ t bản: 381 - 2 0 0 7 / C X B / 2 6 - 6 4 / Đ H Q G H N , n g à y 2 5 /0 5 /2 0 0 7 Q u y ế t đ ịn h xuất bà n sô: 5 0 8 K H / X B In x o n g và n ộ p lư u c h iể u q u ý III n ãm 2 0 0 7 .
M ụ c lụ c • 9 T ra n g Chương 1. M ở đẩu 1 1.1 Đ ố i t ư ợ n g c ủ a h o á k e o 1 1.2 P h ả n lo ạ i c á c h ệ k e o 3 1.2.1 P h â n lo ạ i t h e o k íc h t h ư ớ c h ạ t 3 1.2.2 P h á n lo ạ i th e o t r ạ n g t h á i tậ p h ợ p 6 1.2.3 P h â n lo ạ i th e o t ư ơ n g t á c g iữ a c á c h ạ t 8 1.3 Đ iề u c h ẽ , t in h c h ê d u n g d ịc h k e o 9 1.3.1 Đ iể u c h ế d u n g d ịc h k e o 9 1 .3.2 T i n h c h ê d u n g d ịc h k e o 12 1.4 Ý n g h ía t h ự c t iễ n c ủ a h o á k e o C hư ơ ng 2 . C á c hiện tư ợn g bể m ặ t 19 2.1 S ứ c c ă n g b ể m ặ t 19 2 .2 H i ệ n t ư ợ n g m a o q u à n 23 2 .2 .1 Á p s u ấ t h ơ i t r ê n b ể m ặ t c o n g lõ m 23 '¿.2.2 H iệ n t ư ợ n g m a o d ẫ n 24 2 .2 .3 P h ư ơ n g pháp) x á c đ ịn h s ứ c c ă n g b ề m ặ t 26
2 .3 S ự h ấ p p h ụ 27 2 .3 .1 M ộ t sô k h á i n iệ m 27 2 .3 .2 H ấ p p h ụ m ộ t lớ p đ ơ n p h â n tử . P h ư ơ n g t r ìn h L a n g m u ir 28 2 .3 .3 S ự h â'p p h ụ t r ê n b ê m ặ t d u n g d ịc h . P h ư ơ n g t r ì n h G ib b s 30 2 .3 .4 M à n g b ề m ặ t . Á p s u ấ t b ề m ặ t 36 2 .4 S ự k ế t d ín h , s ự t h ấ m ư ớ t 39 2 .4 .1 Sự k ế t d í n h v à k ế t d ín h nội 39 2 .4 .2 S ự t h ấ m ư ớ t. G ó c t iế p x ú c 41 2 .5 C h ấ t t ẩ y r ử a , s ự t ạ o m ix e n 45 Chương 3. Tinh chất các hệ keo f>3 3 .1 T í n h c h â 't đ ộ n g h ọ c p h â n tử í>3 3 .1 .1 S ự k h u y ế c h t á n 53 3 .1 .2 Á p s u ấ t t h ẩ m t h ấ u 55 3 .1 .3 C h u y ể n đ ộ n g B r a o 56 3 .1 .4 Sự sa lắng 57 3 .1 .5 Cân b ằ n g k h u y ế c h t á n - s a lắ n g (>0 3 .1 .6 Đ ộ n h ớ t (>2 3 .2 T í n h c h ấ t q u a n g h ọ c (>4 3 .2 .1 S ự p h â n t á n á n h s á n g (>4 3 .2 .2 S ự h ấ p t h ụ á n h s á n g ()6 3 .2 .3 K í n h s iê u v i (58 11
o Tinh rhát (ìiện 69 0.8.1 Câu tạo cùa hạt keo 69 0 .3.2 Câu tao lớp diện kép 71 0 .3.3 Các hiện tượng điện dộng học 75 r h ư ơ n g 4. Độ bển vửng của các hệ keo ghét lưu 79 4 1 Tương tác giừa các hạt 79 4 2 Nguyên nhân bền vừng của các hộ keo ghét lưu 81 1.3 Sụ keo tụ bang chất điện li 82 4 .3. 1 Mộ t sò q 11 V l u ậ t 82 1 .3.2 Lý thuvẻt keo tụ bàng chất điện li 83 1.4 Tính chất cơ học cấu trúc của các hệ keo 85 Chương 5. Các hệ keo trong môi trường lỏng và khí 89 5 1 Hệ trong môi trường long 89 5.1.1 Nhũ tương 89 5.1.2 Bọt 95 5.2 Hộ trong mói trường khí 97 Câtu hỏi 99 liàii tập 102 Tà i liệu tham khảo 105 111
Chương 1 Mơ đầu 1 .1 Đôi tư ợ n g c ủ a h óa k eo Đ ố i t ư ợ n g n g h iê n c ử u c ủ a h ó a k e o là c á c h ệ p h â n t á n , t r o i i g đ ó v ậ t c h ấ t ở t r ạ n g t h á i p h â n t á n c a o t ớ i k íc h t h ư ớ c h ạ t n á m t r o n g g iớ i h ạ n 10 7 -r 10 5 cm . C á c h ạ t p h â n t á n t ạ o t h à n h p h a r iê n g đ ư ợ c g ọ i l à p h a p h â n t á n đ ể p h â n b iệ t v ớ i m ô i t r ư ờ n g x u n g q u a n h đ ư ợ c g ọ i là m ô i t r ư ờ n g p h â n t á n . H ệ b a o g ồ m p h a p h â n t á n v à m ô i t r ư ờ n g p h â n t á n là h ệ v i d ị t h ể t h ư ờ n g đ ư ợ c g ọ i lò h ệ k e o h o ặ c d u n g d ịc h k e o . S ự t ồ n t ạ i c ủ a c á c h ệ v i d ị t h ể c h ứ n g tỏ h a i p h a t á c h b iệ t nhau k h ô n g h o à v à o n h a u đ ể tạ o r a m ộ t p h a đ ồ n g n h ấ t n h ư t r o r ig t r ư ờ n g h ợ p c á c d u n g d ịc h p h â n t ử (io n ) t h ô n g t h ư ờ n g , k h i k íc h th ư ớ c hạt đạt tớ i k íc h th ư ớ c phân tử hoặc io n (1 0 7 ] 0 8c m ). V ì v ậ y n g ư ờ i ta g ọ i c á c h ệ v i cỉị t h ể là c á c h ệ k e o g h é t lư u ( h o ặ c g h é t n ư ớ c t r o n g t r ư ờ n g h ợ p m ô i t r ư ờ n g là n ư ớ c ) đo n h ấ n m ạ n h đ ế n t í n h c h ấ t p h â n c ự c k h á c n h a u c ủ a h a i p h a . N g ư ợ c lạ i, n ế u h a i p h a có t ín h p h â n c ự c g iô n g n h a u c h ú n g sê t a n v à o n h a u v à t ự p h â n t á n đ ế n k íc h t h ư ớ c p h â n tử , io n , đ ỏ là c á c d u n g d ịc h p h â n t ử b ìn h t h ư ờ n g ( m ộ t p h a ) . K h á c v ớ i d u n g d ịc h p h â n t ử là d u n g d ịc h t h ự c b ề n v ề m ặ t n h iệ t đ ộ n g h ọ c (sự tạ o t h à n h d u n g d ịc h k è m t h e o s ụ g iả m n ă n g lư ợ n g t ự d o c ủ a 1
h ệ ), d u n g d ịc h keo ghét lư u không p h ả i là dung d ịc h ill ực, k h ô n g b ề n v ê m ặ t n h iệ t đ ộ n g h ọ c (d o s ự t ạ o t h à n h b ề m ặ t Ị)h à iì c á c h p h a r ấ t lớ n có n ă n g lư ợ n g t ự d o ca o , s ự h ì n h t h à n h c a c h ộ v i d ị t h ê k è m t h e o s ự t ă n g n ă n g lư ơ n g t ự do). C á c d ạ n g d u n g d ịc h c a o p h â n tử là t r ư ờ n g h ợ p (tặc h iệ t , v ố m ặ t k íc h t h ư ớ c h ạ t (c a o p h â n tử ) n ỏ giông c á c d u n g d ịc h k e o ( t r o n g t r ư ờ n g h ợ p n à y g ọ i là k e o ư a lư u ) n h ư n g v ế m ặ t n h iệ t đ ộ n g h ọ c n ó g iô n g d u n g d ịc h t h ự c ở c h ỗ h ệ là m ộ t p h a , s ự h ì n h th à n h d u n g d ịc h kèm t h e o s ự g iả m n ă n g lư ợ n g t ự cio. T r o n g 11 c h ư ơ n g n à y t a c h ỉ x é t c á c d u n g d ịc h k e o g h é t lư u , CÒ ( lu n g dịch c a o p h â n t ử t h ư ờ n g đ ư ợ c k h ả o s á t t r o n g g iá o t r ì n h r iê n g . N h ư v ậ y , đ ô i t ư ợ n g c h í n h c ủ a h ó a k e o là c á c h ệ k o o v i clị t h ê g h é t lư u . D o b ề m ặ t p h â n c á c h p h a r ấ t lớ n , c á c h iệ n t ư ợ n g đ ặ c t r ư n g c ủ a h ó a k e o g ắ n v ớ i b ể m ặ t. V ì v ậ y , c á c h iệ n t ư ợ n g h ề m ặ t n h ư s ứ c c ă n g bể m ặ t , c h ấ t h o ạ t đ ộ n g b ể m ặ t V.V.. là n ộ i d u n g q u a n trọ n g củ a h ó a keo. C á c h ệ v i d ị t h ể là k h ô n g b ề n v ể m ặ t n h iệ t đ ộ n g . V ì v ậ y , n g h iê n c ứ u t í n h c h ấ t b ề n v ừ n g c ủ a c á c h ệ k e o là m ộ t n ộ i d u n g quan trọ n g . Ở đây th ư ờ n g khảo s á t t ín h bển động học (d o c h u y ể n đ ộ n g B r a o c ủ a c á c h ạ t b é) v à t ín h b ể n v ừ n g t ậ p h ợ p £ ắ n v ớ i t ín h c h ấ t đ iệ n c ủ a b ề m ặ t h ạ t k e o . C á c t ín h c h ấ t đ iệ n đ ộ n g h ọ c n h ư đ iệ n d i, đ iệ n t h ẩ m , t h ê s a lắ n g , t h ế c h ả y đ ư ợ c k h ả o sát ỏ đây. T r o n g c á c ứ n g d ụ n g c ủ a c á c h ệ k e o t h ì t ín h chất chảy t h ư ờ n g g ọ i là lư u b iế n ( r h e o lo g ie ) , t ín h c h ấ t cơ h ọ c - c ấ u t r ú c đ ư ợ c đ ặ c b iệ t q u a n t â m . Ở đ â y n g h iê n c ứ u v ề đ ộ n h ớ t c ủ a h ệ k e o , s ự liê n k ê t g iữ a c á c h ạ t t ạ o t h à n h m ạ n g lư ớ i k h ó n g g ia n , s ự c h u y ê n h o á s o n - g e n , s ự k h ô g e n v .v ... 2
(J trên ta viía mui nỉùin^ Ĩ1Ộ (lung (‘hủ yêu cua môn hỏa 1 k(‘(> Can lưu ý n m g tôn ÍÍOI n ày không phân ánh đúng nội đung . môn học, nỏ (lược giữ lại vì lí do lịch sử. Việc nghiên cứu hóa keo (1 u
x ế p s á t n h a u t r ê n 1 đ ơ n v ị c h iể u d à i (1 c m ). S ự p h ụ t h u ộ c c ủ a bè m ặ t r iê n g v à o k íc h t h ư ớ c h ạ t đ ư ợ c b iể u d iễ n t r ê n h ìn h 1.1. T a t h ấ y k h i g iả m k íc h t h ư ố c h ạ t độ p h â n t á n v à b ê m ặ t r iô n g t ă n g T u ỳ t h e o k íc h t h ư ớ c h ạ t n g ư ờ i t a p h â n b iệ t c á c h ệ p h â n t á n p h â n t ử (/ < 10 7 c m ) , c á c h ệ k e o (1 0 7 < / < 1 0 5 c m ) v à c á c h ệ p h â n t á n t h ô (Z > 10 5 c m ). Bảng 1.1. Sự thay dổi bề mặt riêng khi chia nhỏ 1 cm chất Chiều dài Độ phân Số hạt Diện tích Tổng diện tích cạnh l, tán D, (lập bề mặt 1 (bề mặt riêng), cm cm-1 phương) hạt, cm2 cm2 1 1 1 6 6 10"1 101 103 6.10"2 6.101 ic f 2 102 106 6.10"4 6.10“ 1 C 1 109 D 10~3 103 6.103 C oH Ò 10'4 104 1012 6.10“8 6.101 10~5 105 1015 6.10-10 6.105 10"6 106 1018 6 .icf12 6.106 1(T7 107 1021 6.10"14 6.107 10~8 (1Ả) 108 1024 6.10 16 6.108 = 6.104m2 = 6 ha 4
Hình 1.1. Sự phụ thuộc bế mặt riêng vào kích thước hạt S ụ p h â n lo ạ i t h e o k íc h th ư ớ c h ạ t đ ư ợ c g h ì ở b ả n g 1.2. Bảng 1.2. Sự phân loại các hệ phản tán theo kích thước hạt í Kích thước hạt, H phân tán ệ Đặc điểm cm ỉ ỉ Dun' dịch phân tử < 10“7 Hệ đồng thê một pha Duní ơlịch keo 10'7 -í- l ( f 5 Hạt đi qua giấy lọc, không nhìn thấy trong kính hiển VI ____ _______ __ I Họ piâ.n tán thô > 10 5 Hạt không đi qua giấy lọc, nhìn thấy trong kính hiểm VI thường ỉ 5
1.2.2 Phân loại theo trạng thái tập hợp Một hệ keo vi dị thể bao gồm pha phân tán và môi triíờiig phân tán. Tuỳ theo pha phân tán và môi trưòng phan tán ỏ trạng thái lỏng (L), rắn (R) hoặc khí (K) ta gặp các hệ phàn tán nêu trong bảng 1.3. Bảng 1.3. Sự phàn loại các hệ phán tán theo trạng thái tập hợp Pha Môi Số Kí phân trường Tên gọi hệ V í dụ TT hiệu tán phân tán Son, 1 Rắn Lỏng R/L Nước phù sa huyền phù [ 9 Lỏng Lỏng L/L Nhủ tương Sữa, nủ ca o su 3 Khí Lỏng K/L Bọt Bọt xè phòng Dung dịch Hợp kim, 4 Rắn Rắn R/R keo rán đá quý Chất hấp phụ 5 Lỏng Rắn L/R Vật xốp xốp Vật xốp Chất hấp phụ 6 Khí Rắn K7R (bọt rắn) xôp 7 Rắn Khí R/K Son khí Khói, b ụ i 8 Lỏng Khí UK Son khí Mây, sưíing mù Trong bảng 1.3, hệ R/L (pha phân tán rán, m trường ôi lỏng) được gọi là huyền phũ nếu độ phân tán thấp (ví dụ nưic phù sa) hoặc son nếu độ phân tán cao. Son theo tiếng La-tinh à sol có nguồn gốc thuật ngữ solutio, có nghĩa là dung dịch (đui g dịch keo). Tuỳ theo bản chất môi triỸờng người ta phàn biệt sin 6
(mỏi l rường niíỏc), s o n h ữ u c ớ (môi trường là (lung mỏi hữu ìĩỉ/ớ r co') hoạt son khí (mói triừỉng khí). Ví dụ son vàng (Au) với kích thước hạt 5 0 nm ( ‘ 0 màu xanh, VỚI kích thước hạt 20 nm có màu (in. Hệ li/L gồm hai chat lóng khỏng tan vào nhau được gọi là nhủ tươìi.g. Ví (lụ sữa là n h ủ tương gom những hạt mở trong môi t r-tòng nước; mủ cao su, dầu 1110 là nhũ tương gồm những hạt 1ÌƠ C trong IÌÌỎ trường chất hữu cơ. Ớ 1 Hộ K7L gọi là bọt, ví dụ bọt xà phòng; hệ K/R gọ1 là vật xốp hoặ( bọt rờn. ví dụ dá bọt, bô tông xôp, nhựa xốp, xỉ v.v... Hộ K/R là các (lung dịch keo rắn, ví dụ bê tông, vật liệu coniposit, gôm - kim loại, gôm - thuý tinh. Gôm kim loại (crnnels) (tược che tạo từ bột kim loại (Cr, Fe, ...) và các oxit, cacbua h-oạc borua kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao. Chúng có tính brn nhiệt của thành phần phi kim và tính dẻo của thành Ị ) h â ii kirn loại. Trạng thái thuỷ tinh vô định hình tồn tại là do vật liệu sau khi nóng chày có độ nhớt cao không kịp két tinh tníớọ khi dóng rắn. Việc dưa vào một sô phụ gia làm tăng tốc độ ket tinh icho ])hép thu dược tinh thể thủy tinh được bọc bởi màng thưỷ tin.h vỏ định hình gọi là gôm thuỷ tinh, xitan hoặc piroxerain. Chúng được sử dụng làm vật liệu xây dựng, chất cáí-h cìiệni, chế tạo thiết bị hoá chất. [íệ R/R cũng bao gồm một số hdp kim, thuỷ tinh màu, men, đ á ‘quý. Thuỷ tinh màu d ư ợ c tạo thành d o sự phân tán của các hạt kim loại hoặc oxit kim loại gây màu trong môi trường thtỉỷ tm.il Silicat. Ví dụ thuỷ tinh màu ngọc dỏ chứa từ 0 ,0 1 : 0,11 ° 0 vảng có cờ hạt từ 4 -r 3 0 Men là thuỷ tinh silicat ch ứa các hạt oxit (SnO-;, Zn02) gnv ra tính mờ dục 7
và màu. Đá quý là oxit nhôm hoặc thạch anh chứa các hạt osit kim loại. Son khí có thể là khói, bụi (hệ R/K) hoặc mây mù (hệ L/K) Khói khác bụi ở kích thước hạt và cách hình thành. Bụi có kích thước hạt lốn ( > 1 0 ' em) được hình thành do sự phân chia nhỏ vật rắn, còn khói được hình thành do kết quả ngưng tụ của pha hơi (ở nhiệt độ cao) thành các hạt rắn có kích thước bé (10 5 -r 10 7 cm). Sương mù củng hình thành do sự ngưng của pha hơi thành các giọt lỏng có kích thước bé (10 3 -r 10 5 cm). 1.2.3 Phân loại theo tương tác giữa các hạt Tuỳ theo tương tác giữa các hạt phân tán người ta phân biệt các hệ phân tán tự do và phân tán kết dính. Trong các hệ phân tán tự do (hình 1 .2 ) các hạt có dạng hình cầu (a - c), hình sợi (d) hay hình tấm (e). Điểm chung ở đây là các hạt không kêt dính với nhau mà độc lập nhau. Nếu các hạt có cùng kích thước: (a, b) ta có hệ đơn phân tán;, nếu các hạt có kích thước khác nhau (c) ta có hệ đa phân tán. (a) (b) (c) (d) (e) H ỉn h 1.2. C á c h ệ p h â n tán tự d o a, b - Hạt cầu, đơn phân tán; c - Hạt cầu đa phân tán; d - Hạt hình sợi; e - Hạt hình tấm 8
Các ví dụ vế hệ phan tán tự do: son nước, son khí, huyền phu loíing, nhủ tương. Các hệ này có tính cháy, giữa các hạt khong c*ó sụ tiôp xúc, chúng ( huyen dộng hỗn loạn. Trong các hộ phán tán kêt dính (hình 1.3) các hạt dính VỚI nhau tại các (liêm tiôp xúc tạo thành mạng lưới không gian gọi là xen. Tuỳ theo sỏ điểm tiêp xúc của mỗi hạt gen có thê ỏ dạng liêii kêt lóng lẻo (a, c) hoặc sắp xêp đặc khít (b). Các hạt cũng có thế kẻt dính VỚI nhau dể lại các lỗ xốp gọi là các hệ mao quản (d, e). Ví dụ vê các hệ phân tán kôt dính dạng gen: huyền phù đậm đặc* (kem), nhủ tương đậm đặc, bọt. Ví dụ vê các hệ mao quản: gô, da, giấy, các loại màng. (a) (b) (c) (d) (e) H ình 1.3. C á c hệ p h â n tán kết d ín h a, c - c?en lỏng lẻo; b - Gen đãc khít; d, e - Các hệ mao quản 1.3 Điếu chế, tinh chế dung dịch keo 13.1 Điểu chê dung dịch keo Dung dịch keo có thể điều chê bằng hai cách ngược nhau, hv)ặe bàng cách phân tán chất rắn hoặc lỏng trong môi trường nào đó (phương pháp phân tán) hoặc bằng cách ngưng tụ hoặc kồt tinh các phân tử thành các hạt keo (phương pháp ngưng tụ). 9
Ngoài ra dung dịch keo cũng có thể thu được nhờ phán ứng hỏa học. P h ư ơ n g p h á p p h ả n tán Để phân tán một vật thể, người ta có thể dùng phương pháp cơ học, phương pháp siêu âm, phương pháp hồ quang và phương pháp keo tán. Trong phương pháp cơ học, người ta sử dụng cối xay clê nghiền nhỏ vật thể. Nếu xay trong không khí hạt thu được thường không bé gơn 60 |i. Nếu xay trong môi trường phân tán lỏng có thêm chất làm bền có thế đạt gần tới độ phân tán keo. Trong phương pháp siêu âm, người ta sử dụng tần sô trên 2000 Hz để phân tán các vật thể có độ bền cơ học thấp như cấc hạt nhựa, lưu huỳnh, graphit, các kim loại nhẹ trong mỏi trường hữu cơ. Siêu âm thường được tạo ra bằng dao động tử áp điện, biến dao động điện cao tần thành dao động cơ cao tần. Nguyên tắc làm việc là bản áp điện, trên đó cho tác dụng một điện thê cao tần, đặt trong một chất lỏng có hằng sô' điện môi thấp (ví dụ dầu biến thê), qua chất lỏng này siêu âm truyền vào bình chứa chất cần phân tán. P h ư ơ n g p h á p h ồ q u a n g Phương pháp này thường được sử dụng để điếu chê son kim loại. Dùng ngay kim loại cần phân tán làm điện cực hồ quang. Khi hồ quang được tạo thành trong môi trường phân tán, kim loại biến thành hơi và ngưng tụ lại thành hạt son. Như vậy, phương pháp hồ quang vừa là phương pháp phân tán, vừa là phương pháp ngưng tụ. 10
Vìi ương p h á p n g ư n g tu Phương pháp ngưng tụ cho phép nhận dược các hệ keo từ r/lỏi trường đồng thế. Sụ xuất hiện pha mới thường dễ xẩy ra trong môi trường quá hão hoà khi nồng độ chất vượt quá nồng (lộ rán bàng trong diếu kiện cho sẵn. Sự ngưng tụ có thể xắy ra trực tiỏp, hoặc hằng cách thay (lung môi, hoặc bằng phản ứng hỏa học. N g ư n g tụ t r ự c t iế p Phương pháp này xẩy ra khi pha hơi đi vào môi trường lạnh đột ngột. Điểu này giải thích sự hình thành sương mù khi hơi nước gặp không khí lạnh từ mặt đất vào buổi sáng mùa cỉông. ơ trong phòng thí nghiệm người ta có thê điều chê dược son Hg, s , Se, Te khi sục hơi các nguyên tô này vào nước lạnh. ISằug phương pháp hồ quang nói ỏ trên người ta có thể điểu chê dược các son Cu, Ag, Au, Pt trong môi trường nước, rượu, glixerin hay benzen. Đê tàng độ bền vững của son người ta phải thêm các chất ổn định, thường là chất điện li. T h ay th ê là một phương pháp chê tạo son. Ví d u n g m ôi dụ colofan hoặc lưu huỳnh là những chất tan trong rượu nhưng không tan trong nước. Nếu lấy một ít dung dịch các chất trên ở trong rượu cho và(/một lượng lớn nước, do tính không tan trong nước eoloían hoặc lưu huỳnh sẽ ngưng tụ lại thành các hạt son. P h ư ơ n g p h á p là phương pháp dễ thực hiện đê h ó a h o c điểu chế các dung dịch keo. ở đây có thể sử dụng các phản ứng khác nhau. P h ả n thường được sử dụng đế điêu chế các ứ n g tra o d ô i son sunfua, iođua. Ví dụ son asen sunfua hình thành trong phần ứng:
2 H ;iA s O ; < + 3 H 2S ------- > A s 2S 3 + 6 H 2( ) Son bạc iođua hình thành trong phản ứng: AgNOa + KI ---- > Agl + KNOa Phản ứng khử. Ví dụ kinh điển của phương pháp này là việc điều chê son vàng bằng cách khử axit HAuCLị bằng H2Ử2 hoặc chất khử khác (phương pháp Zigmondi): 2 HA11CI4 + 3H20 2 ---- > 2 Au + 8HC1 4 3 0 2 - Một-số’ phản ứng tương tự đã được thực hiện từ thời trung cổ. Phản ứng oxi hoá. Ví dụ oxi hoá H2S trong nước ta thu được son lưu huỳnh: 2 H2S + 0 2 (khí) ---- > 2 S + 2H20 Phản ứng thuỷ phản. Phản ứng này thường được sử dụng để điều chế son kim loại nặng. Ví dụ son Fe(OH)3 có thố điều chế theo phản ứng: FeCl 3 + 3H20 ---- » Fe(OH)3 + 3HC1 Các hệ keo ghét lưu là không bền, dễ keo tụ. Đe làm tăng độ bền vững của son, trong quá trình điều chế người ta phải thêm chất bảo vệ hạt keo, thường là chất điện li. Vai trò của các chất bảo vệ được xét ở chương 4. 1.3.2 Tinh chế dung dịch keo Dung dịch keo hoặc dung dịch cao phân tử thường chứa các tạp chất phân tử lượng thấp. Muôn loại bỏ chúng người ta dùng các phương pháp thẩm tích, điện thẩm và siêu lọc. 12
T h ấ m tích Sơ ílồ d ụ n g c ụ t h ẩ m t ích được t r ì n h b à y t r ê n h ì n h 1.4. Dung môi Màng H ìn h 1.4. S ơ đ ố d ụ n g c ụ thấm tích Dung dịch đựng trong bình mà đáy là một màng có lỗ nhỏ có thể giữ lại các hạt keo hoặc chất cao phân tử trong khi các tạp chất phân tử lượng bé có thê đi qua. Do sự chênh lệch hoá thê ở hai bên màng, tạp chất sẽ thoát ra ngoài theo chiều mũi tên vê phía dung môi, nếu liên tục thay mới dung môi ta có thể dạt dược việc đuôi hết các tạp chất có khôi lượng phân tử thấp. Trong trường hợp cần giữ lại một chất khôi lượng phân tử thấp nào (tó thì người ta dùng chính dung dịch chất đó làm môi trường ngoài. Đó chính là trường hợp lọc máu để loại độc tô (muối, urê ...). Nếu loại tất cả thành phần phân tử lượng thấp ra khỏi máu thì tê bào lại ibị phá huỷ. Đế làm màng trước đây dùng bong bóng bò, lợn, hiện nay dùng màng colođion chê từ nitrat xenlulô hoặc màng xenlophan (giấy bóng kính) chê từ hiđratxenlulô. 13
Đ i ệ n t h ẩ m t íc h Vì tạp chất thường là các ion, do đó có thể sử dụng diện trường để làm tăng tốc độ thẩm tích. Sơ đồ dụng cụ điện thẩm được trình bày trên hình 1.5. H ìn h 1.5. S ơ đ ồ d ụ n g c ụ đ iệ n ỉh ẩ m tích 1. Khu giữa chứa dung dịch keo; 2. Màng; 3. Khu catôt chứa dung môi; 4. Que khuấy; 5. Khu anôt chứa dung môi Dung dịch keo đổ vào khu giữa ( 1 ) được ngăn cách với khu catôt (3) và khu anôt (5) chứa dung môi bởi màng (2). Dưới tác dụng của điện trường các ion đi về các điện cực. Ở đây cũng có thể sử dụng màng colođion và xenlophan, nhưng các màng xenlulô có nhược điểm là điện trở cao làm giảm tốc độ thẩm tích, do đó người ta dùng màng chế từ nhựa trao đổi ion. Điện thẩm tích chỉ có hiệu quả khi son đã được tinh chê sơ bộ bằng thẩm tích, khi có thể sử dụng điện trường mạnh mà không sợ hệ nỏnịr lên nhiều (có thể dẫn tới việc phân huỷ các đối tượng sinh học cần tinh chê). 14