HLHK ch5 HỆ PHÂN TÁN

Vai trò của hệ phân tán trong đời sống 5.4.Điều chế và tinh chế hệ keo gồm: PHA PHÂN TÁN+ MÔI TRƯỜNG PHÂN TÁN Pha phân tán được PHÂN BỐ đồng đều trong môi trường... So sánh các hệ phân t

Trang 1

CHƯƠNG 5

HỆ PHÂN TÁN

5.1.Đặc trưng chung của các hệ phân tán

5.2 Phân loại hệ phân tán

5.3 Vai trò của hệ phân tán trong đời sống

5.4.Điều chế và tinh chế hệ keo

gồm: PHA PHÂN TÁN+ MÔI TRƯỜNG PHÂN TÁN

Pha phân tán được PHÂN BỐ đồng đều trong môi trường

5.1 ĐẶC TRƯNG CHUNG CỦA

HỆ PHÂN TÁN

các tiểu phân (hạt)

có kích thước nhỏ (d)

(môi trường liên tục)

Hệ phân tán

29/03/2021 Hóa lý Hóa keo -Chương 5 2

Ví dụ Hệ Phân Tán:

sương mù, khói, bụi, nước xà phòng, sữa …

 Tùy theo kích thước hạt & trạng thái phân tán

có thể thu được những hệ khác nhau Ví dụ:

• Nhựa thông: dm rượu  dd thực; dm nước  hệ keo

• NaCl: dm nước  dd thực; dm benzene  hệ keo

5.2 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN

• Hệ phân tán PHÂN TỬ hoặc ION:

• Hệ phân tán KEO:

• Hệ phân tán THÔ:

5.2.1 Phân loại theo kích thước hạt

10 -7 cm 10 -5 cm Dung dịch thật Hệ keo Hệ thô

d < 10 -7 cm

d = 10 -7 ÷ 10 -5 cm (1 – 100 nm)

d > 10 -5 cm

Dung dịch thật Hệ keo Hệ thô

Trang 2

So sánh các hệ phân tán

• DUNG DỊCH THẬT: kích thước hạt rất nhỏ

 được gọi là hệ siêu vi dị thể

- không nhìn thấy hạt phân tán bằng kính hiển vi

thường

• HỆ KEO: kích thước hạt 1 – 100nm

 được gọi là hệ vi dị thể.

- không nhìn thấy hạt phân tán bằng mắt nhưng

có thể nhìn rõ bằng kính hiển vi

• HỆ THÔ: hạt lớn, hệ dị thể nhìn thấy bằng mắt,

có khuynh hướng lắng xuống

= Đồng thể.

So sánh các hệ phân tán khi:

a) Lắng trọng lực:hệ thô b) Qua giấy lọc:dung dịch thực s

và hệ keo c) Qua màng bán thấm:dd thực

5.2.3 Phân loại theo trạng thái tập hợp của các pha

PHA phân tán

Bọt

Khí dung rắn Khí dung lỏng

Keo lỏng Nhũ tương

Keo rắn Gel

Bọt rắn Kem cạo râu, whipped cream

Bụi, khói Sương mù, keo xịt tóc, mây

Mực in, máu, sơn Sữa, mayonnaise, lotion

Đá quý , ngọc, hợp kim Thạch, gelatin

Xốp, đá bọt

KHÍ

Một số thuật ngữ của HỆ PHÂN TÁN

• SOL: là hệ phân tán trong đó các hạt phân tán có

kích thước của hệ keo

• KEO KHÍ, AEROSOL, KHÍ DUNG là hệ keo có

chất phân tán là Lỏng hay Rắn phân tán trong

MÔI TRƯỜNG KHÍ

• KEO LỎNG, DUNG DỊCH KEO, LIOSOL là hệ

keo có chất phân tán là Lỏng, Khí hay Rắn phân tán

trong MÔI TRƯỜNG LỎNG

• GEL : các tiểu phân tán tương tác với nhau tạo ra

một mạng cấu trúc nhất định, ràng buộc trong một

khối liên kết và phân bố trong một môi trường

Trang 3

• ĐỘ PHÂN TÁN

là đại lượng đặc trưng cho độ mịn của hệ phân tán,

bằng nghịch đảo kích thước hạt phân tán :

d: đường kính hạt phân tán;

r: bán kính hạt;

D: độ phân tán (cm –1)

D

d 2r

 

Hệ đơn phân tán: hạt phân tán đều nhau

Hệ đa phân tán: hạt phân tán không đều nhau

 dùng kích thước hạt trung bình hay

Hệ keo: hệ phân tán cao - Hệ thô: hệ phân tán thấp

Bề mặt riêng:là bề mặt phân chia giữa pha phân tán

và môi trường trên một đơn vị thể tích hoặc một đơn

vị khối lượng của pha phân tán

• Hạt hình cầu:

S: bề mặt riêng (m2/m3; m2/g)

r: bán kính hạt; d = a: đường kính hạt

• DIỆN TÍCH BỀ MẶT HỆ PHÂN TÁN

(cm 2 /cm 3 )

S tỉ lệ nghịch với d , tỉ lệ thuận với D

bề mặt riêng rất nhỏ

bề mặt riêng lớn

bề mặt phân chia biến mất

6 S d



• DUNG DỊCH THỰC: là hệ đồng thể và không có

bề mặt phân chia pha

• HỆ KEO VÀ HỆ PHÂN TÁN THÔ: là hệ dị thể và

có bề mặt phân chia pha

* d lớn  D nhỏ, S nhỏ

* d nhỏ  D lớn, S lớn

 HỆ KEO có bề mặt riêng lớn, nên:

- Hệ keo có các tính chất đặc biệt liên quan đến các

hiện tượng bề mặt xảy ra tại bề mặt tiếp xúc pha;

- Hệ keo cótính không bền tập hợp:dễ liên kết lại

thành hạt lớn và bị sa lắng

So sánh các hệ phân tán • ĐỘ ỔN ĐỊNH (bền vững) CỦA HỆ PHÂN TÁN

Ở bề mặt phân chia của hệ keo và hệ vi dị thể, có

năng lượng tự do bề mặt rất lớn, tỉ lệ với S:

Mọi QT tự xảy ra theo chiều giảm năng lượng tự do:

dG < 0

 S.d + .dS < 0

Vì  = const (d = 0)  .dS < 0 dS < 0

Quá trình tự xảy ra trong hệ dị thể theo chiều:

làm giảm bề mặt phân chia pha

G = .S

Trang 4

Khi dG < 0 và d = 0  dS < 0: bề mặt phân chia pha giảm

 Trong hệ phân tán dị thể, những QT sau tự xảy ra

theo CHIỀU thu hẹp bề mặt phân chia pha:

– Sự keo tụ của hệ keo

– Sự hợp giọt của nhũ tương

– Sự phá vỡ các bọt

Khi dG < 0 và muốn dS = 0  d < 0 Muốn tăng độ bền hệ phân tán, đưa thêm vào hệ các

chất hoạt động bề mặtlên bề mặt phân chia pha để

làm giảm 

Khí trong lỏng Dầu trong nước Nước trong dầu

5.3 VAI TRÒ CỦA HỆ PHÂN TÁN TRONG

ĐỜI SỐNG

Dung dịch keo rất phổ biến trong tự nhiên, đời sống &

nhiều ngành sản xuất:

- Mây, mưa, sét bão: các hiện tượng có liên quan đến

tính chất của hệ keo

- Mây, sương:hệ phân tán lỏng / khí, hạt keo thường

mang điện tích  tạo mưa dựa vào tính chất: thêm chất

điện ly (muối) vào đám mây thì bị keo tụ  mưa

- Sự hình thành đồng bằng ở cửa sông:khi gặp nước

biển (có chứa chất điện ly) phù sa - hạt keo lơ lửng trong

nước sông bị mất tính bền vững  dính kết nhau và sa

lắng tạo những dải cát lớn

29/03/2021 Hóa lý Hóa keo -Chương 5 21 29/03/2021 Hóa lý Hóa keo -Chương 5 22

• Thực phẩm: các thành phần trong sữa cần đồng đều, không kết tủa

• Nông nghiệp:hạt keo trong đất giúp giữ ẩm, giữ chất dinh dưỡng cho cây trồng

• Thuốc nhuộm, giấy ảnh: cần phân bố đều, kết dính lớn các chất hòa tan

• Luyện kim, cao su, chất dẻo, giấy, sơn, xà bông, mực viết …

• Ngành Y - Dược: các dạng chế phẩm đều là những dạng

cụ thể của hệ phân tán.

Trang 5

Ngành Y - Dược: nghiên cứu thuốc và tác dụng

của thuốc trong cơ thể

Các dạng chế phẩm đều là những dạng cụ thể của

hệ phân tán

• dung dịch thật

Thuốc tiêm, thuốc nước

• hệ keo hoặc hệ phân tán thô

Nhũ tương, hỗn dịch, cream …

• hệ phân tán rắn

Viên nén, viên nang, viên bao

5.4 ĐIỀU CHẾ VÀ TINH CHẾ HỆ KEO

5.4.1 ĐIỀU CHẾ HỆ KEO

Có hai phương pháp :

kích thước nhỏ

thành kích thước hạt keo

chia nhỏ các hạt

phân tán thô đạt tới

kích thước hạt keo

1 PHƯƠNG PHÁP NGƯNG TỤ

Nguyên tắc: điều chế keo bằng cách kết hợp

nhiều phân tử, nguyên tử hoặc ion để tạo thành

tiểu phân hệ keo

a Ngưng tụ đơn giản

b Ngưng tụ do phản ứng hóa học

c Ngưng tụ bằng phương pháp thay thế dung môi

a Ngưng tụ đơn giản (ngưng hơi kim loại)

Ví dụ: - Đun nóng natri đến bốc hơi

- Làm lạnh cho hơi Na ngưng tụ trong hơi

benzene

 Tạo các hạt keo Na phân tán trong benzen

(≠ hơi Na + hơi nước  dung dịch thật)

BAY HƠI hoặc THĂNG HOA pha phân tán

 NGƯNG TỤ hơi của pha phân tán và

môi trường trong buồng lạnh tạo ra hệ keo

b Ngưng tụ do phản ứng hóa học

• Ngưng tụ do phản ứng trao đổi

AgNO3+ KI  AgIkeo+ KNO3

Mixen keo AgIkeocó cấu tạo:

[m(AgI) nI – (n-x)K + ] x–.xK+

Phản ứng hoá học tạo ra chất kết tủa/có độ tan nhỏ

 kết tụ lại tạo tiểu phân keo

• Ngưng tụ do phản ứng oxi hoá khử:

H2S + O2 Skeo+ H2O Mixen keo Skeo: [n(S) mHS– (m-x)H + ] x– xH +

(dư KI)

Trang 6

Keo dương – Keo âm: do ion tạo thế quyết định

NHÂN :

- Chất khó tan/ít tan trong môi trường

- Lớp ion tạo thế bị hấp phụ

chọn lọc trên chất khó tan

Nhân

Hạt keo

HẠT KEO = MIXEN KEO

LỚP ION ĐỐI

Hạt keo trung hòa điện

LỚP KHUẾCH TÁN

Ký hiệu hệ keo

3

Neáu KI dö:

Neáu AgNO

ö:

d







  









x

m

AgI nAg n x N

N

O

Keo Bạc iod

Phản ứng điều chế keo

c Ngưng tụ bằng phương pháp thay thế dung môi

 C thay thế B tạo ra dd quá bão hòa A – C

A khó tan trong C nên:

Dung môi C: khó hòa tan A

DD thực (Chất tan A - Dung môi B)

Thêm thể tích lớn Cvào dd bão hòa A – B

 A ngưng tụ (kết tinh) thành các hạt keo

XÉT

Điều chế keo: lưu huỳnh, selen, photpho …

Thay thế dung môi khác về độ phân cực, pH, Cđly

 phân tử chất tan tập hợp lại thành tiểu phân keo

Dung môi H2O: không hòa tan S

DD thực S/cồn (lưu huỳnh/cồn tuyệt đối)

Ví dụ:

• Thêm lượng lớn nước H2O vào dung dịch bão hòa S/cồn:

 H2O thành dung môi

 Các phân tử S không tan trong nước tập hợp thành các tiểu phân nhỏ phân tán trong cồn thấp độ,

tạo HỆ KEO mờ đục

2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN

• Nguyên tắc:dùng năng lượng để phá vỡ lực

liên kết bên trong của các hạt thô để tạo ra các

hạt mới có kích thước của hệ keo

• Tốn nhiều công để phân tán các hạt thô thành

tiểu phân hệ keo, công đó chính là công

gia tăng bề mặt

a Phân tán cơ học

chia nhỏ pha phân tán thành các tiểu phân keo bằng cách dùng cối xay keo, máy nghiền bi

Trang 7

b Phân tán bằng siêu âm

Siêu âm là các sóng

dao động tần số cao

 các phân tử dao động với

tần số cao, bị phá vỡ các

liên kết trong cấu trúc

 tạo ra các tiểu phân keo

Phân tán các hệ:

- lưu huỳnh, nhựa, graphic

- Khối dẻo ưa nước  dd loãng;

c Phân tán bằng hồ quang

Tạo hồ quang bằng hai điện cực (là pha phân tán):

điện áp 110V  tạo T o

cao

 kim loại nóng chảy và thăng hoa

làm lạnh thì ngưng tụ

thành hạt keo Điều chế keo kim loại trong dung môi hữu cơ

d Phương pháp pepti hóa

• Chuyểnmột kết tủa trở lại trạng thái keo nhờ

tác nhân pepti hóa (chất điện ly):

Ví dụ: tủa KFe[Fe(CN)6]+ axit oxalic H2C2O4

 Dung dịch keo xanh phổ

• 2 giai đoạn: (1) rửa kết tủa bằng nước

(2) pepti hóa bằng chất điện ly

5.4.2 TINH CHẾ KEO

1 Phương pháp thẩm tách (thẩm tích)

tiếp xúc với môi trường qua màng bán thấm:

- Ion và phân tử nhỏ khuếch tán qua màng

- Hạt keo bị giữ lại

Màng bán thấm (Màng thẩm tách): màng da ếch, bong bóng trâu bò, màng có xử lý: xelophan, colodion

dựa trên cơ sở tốc độ khuếch tán khác nhau

của các ion & các hạt keo

qua màng bán thấm, kéo ion và phân tử nhỏ qua màng

 hệ keo tinh khiết dần

Ứng dụng: Chạy thận nhân tạo (loại bỏ urê, H+ ra khỏi

huyết thanh người suy thận)

dung môi chảy liên tục + điện áp 1 chiều

Trang 8

2 LỌC GEL:lọc bằng gel cao phân tử

Gel Sephadex (polydextran) G10– G25

- Các hạt cao phân tử trong nước  tạo gel

- Dung dịch keo chảy qua cột chứa các hạt gel:

• các ion và phân tử nhỏ khuếch tán vào trong gel,

bị giữ lại

• các hạt keo ở ngoài hạt gel chảy ra khỏi cột

 thu được dung dịch keo

3 SIÊU LỌC:lọc bằng màng siêu lọc dưới áp suất cao

Màng siêu lọc (dẫn xuất của cellulose: acetat

cellulose) dày 1 – 2 mm, chịu được áp lực cao

* Nén hệ keo qua màng siêu lọc:

- các ion và phân tử nhỏ đi qua màng

- các hạt keo bị giữ lại

Ứng dụng:

- Cô đặc hệ keo và dung dịch cao phân tử

- Tinh chế các sản phẩm kém bền nhiệt (enzyme, nội tiết tố …)

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	1,13 MB