TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2 Họ tên sinh viên Nguyễn Thu Ánh MSSV 4501106003 Ngày 18122021 Mã lớp CHEM142007 Bài 5 ĐIỀU CHẾ, LÀM SẠCH VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KEO TỤ CỦA HỆ KEO I MỤC ĐÍC.HỆ KEO
Trang 1TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thu Ánh MSSV: 4501106003
Bài 5: ĐIỀU CHẾ, LÀM SẠCH VÀ NGHIÊN CỨU
QUÁ TRÌNH KEO TỤ CỦA HỆ KEO
I MỤC ĐÍCH
Điều chế và làm sạch dung dịch keo hydroxide sắt (III), nghiên cứu sự ảnh hưởng của điện tích ion và nồng độ chất điện li đến quá trình keo tụ
II CÁCH TIẾN HÀNH
- Rửa dụng cụ nhiều lần bằng nước thường và tráng lại bằng nước cất Dùng nước cất điều chế dung dịch keo
1 Chế tạo dung dịch keo Fe(OH) 3
- Đun sôi 85ml nước cất trong bình nón 250ml rồi nhỏ từ từ từng giọt 15ml dung dịch FeCl3 2% từ phễu chiết vào nước đang sôi nhẹ Sau khi nhỏ hết, đun thêm vài phút rồi nhấc ra khỏi bếp, ta được dung dịch keo màu đỏ thẫm Để nguội đến nhiệt độ phòng
- Công thức cấu tạo của hạt keo:
{[mFe(OH)3] nFeO+ (n-x)Cl-}xCl-
2 Xác định ngưỡng keo tụ của Fe(OH) 3
- Lấy 5ml dung dịch keo cho vào ống nghiệm Từ buret chứa dung dịch NaCl 4N, nhỏ từ từ vào ống nghiệm chứa dung dịch keo, lắc kĩ ống nghiệm cho đến khi xuất hiện dấu hiệu keo tụ (dung dịch thay đổi màu hoặc có xuất hiện kết tủa) Ghi lại thể tích dung dịch chất gây keo tụ
- Tiến hành tương tự với Na2SO4 0,01N, K3[Fe(CN)6] 0,001N
Trang 2III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• Số liệu tính toán:
Do điện tích của chất điện ly càng lớn thì khả năng gây keo tụ càng lớn, cần
pha loãng dung dịch chất điện ly để thể tích xác định được càng ít sai số
Pha loãng 10 lần dung dịch Na2SO4 0,01N thành: CN (Na2SO4) = 0,01:10 = 10-3 N
Pha loãng 33 lần dung dịch K3[Fe(CN)6] 0,001N thành:
CN (K3[Fe(CN)6]) = 0,001:33 = 3,03.10-5 N
Xác định ngưỡng keo tụ theo công thức sau:
𝛾 = 𝐶𝑑𝑙 𝑉𝑑𝑙
1000
𝑉𝑠 Ảnh hưởng của điện tích ion đến khả năng keo tụ theo quy tắc Hardy-Schulze:
γ = a
z6
Từ biểu thức trên, suy ra:
log 𝛾 = log 𝑎 − 6 log 𝑧
Thí nghiệm
Vdl
L1 L2 L3 TB NaCl 4 N 2,80 2,60 2,60 2,67 2136 3,330 0
Na2SO4 10-3 N 6,30 6,40 6,40 6,37 1,274 0,105 0,301
K3[Fe(CN)6] 3,03.10-5 N 9,40 9,40 9,50 9,43 0,057 -1,244 0,477
Đồ thị biểu diễn log 𝛾 theo log z
y = -9.7104x + 3.2486 R² = 0.9932
-2
-1
0
1
2
3
4
log z
log 1 log 2 log 3
Trang 3Từ đồ thị, ta có phương trình:
y = -9,7104x + 3,2486
→ log a = 3,2486
→ a = 1772,556
IV TRẢ LỜI CÂU HỎI
1 Thế nào là hệ keo?
Hệ dị thể là hệ có hai thể của vật chất phân tán không đồng nhất, có bề mặt phân tán pha Hệ dị thể gồm hệ phân tán keo và hệ phân tán thô
Hệ keo, còn gọi là hệ phân tán keo, là một hệ thống có hai thể của vật chất, một dạng hỗn hợp ở giữa hỗn hợp đồng nhất và hỗn hợp không đồng nhất
- Trong một hệ phân tán keo, các giọt nhỏ hay hạt nhỏ của một chất, chất phân tán, được phân tán trong một chất khác, môi trường phân tán
- Trong một hệ keo cao phân tử, các chất cao phân tử được phân tán trong một trường đồng nhất (môi trường phân tán)
2 Hiện tượng keo tụ là gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến tính bền của hệ keo?
Sự keo tụ trong hệ keo là hiện tượng các hạt trực tiếp kết dính lại với nhau khi chúng va chạm vào nhau Do hệ keo có bề mặt riêng lớn ∆G > 0, do đó chúng không bền nhiệt động, có xu hướng kết dính lại với nhau làm giảm bề mặt phân chia pha dS < 0, ∆G = 𝛿dS < 0
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính bền của hệ keo:
- Tương tác giữa các tiểu phân gây keo tụ:
• Độ bền vững tập hợp của hệ keo và sự keo tụ
• Lực tương tác giữa các tiểu phân keo (lực tổng hợp của lực đẩy và lực hút)
• Phân tích đồ thị tương quan lực đẩy và lực hút giữa hai tiểu phân keo, rút ra điều kiện bền vững của hệ keo
- Điều kiện bền vững của hệ keo:
• Kích thước tiểu phân keo đủ nhỏ
• Thế bề mặt và thế điện động đủ lớn
• Bề dày lớp khuếch tán đủ lớn
Trang 4- Ảnh hưởng của dung môi:
• Độ phân cực của dung môi bé sẽ làm giảm sự phân ly của các phân tử, giảm
eo giảm độ bền hệ keo
• Độ nhớt của dung môi thấp, các TP sẽ có động năng lớn dễ gây keo tụ
• pH của môi trường ảnh hưởng gián tiếp qua chất bảo vệ keo
- Ảnh hưởng của nhiệt độ:
• Tº tăng làm tăng quá trình phản hấp phụ
• Tº tăng làm giảm độ nhớt môi trường
• Tº tăng làm tăng động năng của tiểu phân
- Ảnh hưởng của chất điện ly trơ:
• Chất điện ly trơ không phản ứng với các chất trong hệ, không bị hấp phụ
• Do đó, khi thêm lượng nhỏ chất điện ly trơ ít tác động đến độ bền của hệ keo
• Khi thêm lượng lớn chất điện ly trơ, cân bằng giữa lớp hấp phụ và lớp
khuếch tán thay đổi, hệ keo trở nên không bền
- Ảnh hưởng của chất điện ly không trơ:
• Chất điện ly không trơ có thể thâm nhập, liên kết với bề mặt rắn, tổ vào lớp
bề mặt, lớp hấp phụ và lớp khuếch tán
• Do đó, khi thêm lượng nhỏ chất điện ly cùng dấu làm tăng độ bền của hệ keo
• Nếu thêm chất điện ly cùng dấu đến lượng đủ lớn, hệ sẽ keo tụ
• Khi thêm lượng nhỏ chất điện ly ngược dấu sẽ gây keo tụ
• Nếu thêm chất điện ly ngược dấu vừa đủ thích hợp có thể làm đổi dấu điện tích thành phần keo, không gây keo tụ
3 Ảnh hưởng của điện tích ion đến khả năng gây keo tụ của chất điện ly?
Theo qui tắc Hardy – Schulze:
Hiện tượng keo tụ được gây ra bởi những ion ngược dấu với nhân keo và tỉ lệ với điện tích ion
Điện tích của chất điện ly càng lớn thì khả năng keo tụ càng lớn