Tính chất động học phân tử

PowerPoint Presentation CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO Tính chất động học phân tử Tính chất quang học Tính chất điện 1 SỰ KHUẾCH TÁN Là sự di chuyển tổng của các hạt từ vùng nồng độ cao sang vùng nồng độ th.

Trang 1

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO

1 Tính chất động học phân tử

2 Tính chất quang học

3. Tính chất điện

Trang 2

1 SỰ KHUẾCH TÁN

• Là sự di chuyển tổng của các hạt từ vùng nồng độ cao sang vùng nồng độ thấp

• Trên trục x có gradient nồng độ dC/dx,

lượng chất dm đi qua tiết diện S trong khoảng thời gian dt là

(Định luật Fick)

D là hệ số khuếch tán, đặc trưng cho tốc độ chuyển động của hạt

Dấu – thể hiện chiều khuếch tán từ nơi C cao sang nơi C thấp

Trong đó i là dòng khuếch tán, là lượng chất đi qua một đơn vị tiết diện trong một đơn vị thời gian

Như vậy: dòng khuếch tán càng lớn khi gradient nồng độ càng lớn và hệ số khuếch tán càng lớn

dC

dm DS dt

dx

= −

Sdt dx

= = −

Trang 3

• Hệ số khuếch tán:

Trong đó kB là hằng số Boltzmann = R/NA=1,38.10-23 J.K-1

B là hệ số ma sát của hạt keo trong môi trường

Với hạt keo hình cầu bán kính r trong môi trường có độ nhớt η thì

nên

Như vậy: hạt keo khuếch tán càng nhanh khi kích thước càng nhỏ, độ nhớt môi trường càng thấp và nhiệt độ càng cao

1 SỰ KHUẾCH TÁN

B

k T D

B

=

B 6 r = πη k T B

D

6 r

=

πη

Trang 4

2 ÁP SUẤT THẨM THẤU

• Sự thẩm thấu là dòng di chuyển của dung môi xuyên qua màng bán thấm từ nơi có nồng độ chất tan (hạt keo) thấp sang nơi có nồng độ chất tan cao

Áp suất thẩm thấu π là áp suất gây ra sự thẩm thấu, được đo bằng áp suất tối thiểu áp lên dung dịchđể sự thẩm thấu không xảy ra:

Trong đó CM là nồng độ mol của các hạt keo chứ không phải của phân tử chất tạo nên hạt keo

M

C RT

π =

Trang 5

3 CHUYỂN ĐỘNG BROWN

• Là chuyển động hỗn loạn của hạt keo do va chạm với các phân tử dung môi

• Hình 3.2 là hình chiếu tọa độ hạt theo thời gian lên mặt phẳng

• Chiếu hạt lên trục bất kì có gốc là vị trí ban đầu của hạt Gọi Δ là độ dời của hạt so với vị trí ban đầu

(Phương trình Einstein) hay

2

2Dt

Trang 6

4 SỰ SA LẮNG

• Hạt keo tương đối lớn sẽ bị lắng/nổi dưới tác dụng của trọng trường (không đổi), lực đẩy Archimides (không đổi)

và lực ma sát (tăng theo tốc độ chuyển động của hạt)

• Khi các lực này cân bằng: gia tốc = 0 và v = const

hay

Với hạt keo hình cầu bán kính r:

V, ρ- thể tích và khối lượng riêng hạt keo; B – hệ số ma sát của hạt keo với môi trường; ρo-khối lượng riêng

của môi trường

và Suy ra

3

o

4

3 π ρ − ρ = π η

2

o

v

9

ρ − ρ

=

9 v r

η

=

ρ − ρ

Trang 7

CÂN BẰNG KHUẾCH TÁN – SA LẮNG

Khi thời gian đủ dài, hệ keo đạt trạng thái cân bằng: tại mỗi độ cao, dòng khuếch tán bằng dòng sa lắng: ikt=isl

Từ hệ thức này suy ra:

Trong đó:

- Co là nồng độ hạt ở độ cao được chọn làm gốc và Ch là nồng độ hạt ở độ cao h so

với vị trí gốc

g là gia tốc trọng trường; T là nhiệt độ tuyệt đối; k là hằng số Boltzmann

m là khối lượng biểu kiến của hạt trong môi trường:

V và ρ lần lượt là thể tích và khối lượng riêng của hạt

ρo là khối lượng riêng của môi trường

mgh

h

C

e

C =

o

m V( = ρ − ρ )

Trang 8

CÁC TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CỦA HỆ PHÂN TÁN

Tính chất động học phân tử gây ra bởi chuyển động của

các hạt pha phân tán, dưới tác dụng của các phân tử môi

trường phân tán

các phân tử môi trường gradient nồng độ trọng lực qua màng bán thấm

Tên tính chất CHUYỂN ĐỘNG BROWN KHUẾCH TÁN SA LẮNG THẨM THẤU

Thông số đặc

trưng

Độ chuyển dịch trung

bình( )

Hệ số khuếch tán (D) Tốc độ sa lắng (Usl) Áp suất thẩm thấu

(π)