3 độ bền hệ keo sự keo tụ

Độ bền hệ keo Độ bền động học độ bền phân bố  Là khả năng chống lại sự sa lắng của hạt  Do chuyển động Brown → các hạt keo tránh được khuynh hướng lắng dưới tác dụng của trọng lực  T

Độ bền hệ keo

Sự keo tụ

Tính bền của hệ biến mất Pha keo tụ: Pha lỏng:

hạt của chất môi trườngphân tán phân tán

Độ bền hệ keo

 Độ bền động học (độ bền phân bố)

 Là khả năng chống lại sự sa lắng của hạt

 Do chuyển động Brown → các hạt keo tránh

được khuynh hướng lắng dưới tác dụng của

trọng lực

 Tỉ lệ nghịch với kích thước hạt phân tán

 Độ bền nhiệt động học (độ bền tập hợp)

 Là khả năng chống lại sự tập hợp của hạt

 Do các hạt keo tích điện cùng dấu đẩy nhau,

và hạt keo có lớp vỏ solvate bao quanh ngăn

cản va chạm trực tiếp giữa các hạt

 Kích thước hạt càng nhỏ → tính bền tập hợp càng

kém

 Độc lập với chất điện ly của môi trường

Xuất hiện khi các hạt keo mang điện cùng dấu ở gần nhau

Có dấu (+)

Thế tổng hợp (Ψ T )

 Trạng thái phân tán hay đông tụ giữa các hạt là sự phản ánh quan hệ giữa thế hút và thế đẩy, được diễn tả bởi thế tổng hợp

Sự keo tụ

Quá trình keo tụ xảy ra phụ thuộc vào các yếu tố:

 Tăng nhiệt độ → tăng chuyển động

Brown → tăng số va chạm có hiệu quả giữa các hạt

 Thêm chất điện

ly bắt đầu xảy

ra khi

→ giảm ζ Quá trình keo tụ ζ đạt giá trị tới hạn

 Thay đổi nồng độ hạt phân tán

 Tác dụng cơ học

 Thời gian

Keo tụ bằng chất điện ly

 Hệ keo xđ (kích thước hạt, k/c giữa các

hạt), t0 không đổi → Ψh không đổi

 Thay đổi lực ion của dd → thay đổi bề dày lớp điện kép (d) → thay đổi ζ → thay đổi

Ψđ của hạt → a/h tính bền

 Nguyên tắc

 Tăng nồng độ hoặc hóa trị của ion trong dd →giảm bề dày lớp điện kép → giảm điện thế ζ

 Khi ζ → 0 thì lực đẩy của hạt giảm đến cực

tiểu, sự keo tụ sẽ xảy ra, các hạt thường kết

dính, tập hợp lại và sa lắng

Quy tắc keo tụ bằng chất điện ly

Ion gây keo tụ có điện tích ngược dấu với ionkeo (hạt keo)

Ngưỡng keo tụ tỷ lệ nghịch với hóa trị của iongây keo tụ

Ngưỡng keo tụ (Cn): là nồng độ tối thiểu củachất điện ly cần có trong hệ keo để hiện tượng

keo tụ bắt đầu xuất hiện

C.Vđ

C

n

C: nồng độ dd điện ly Vk Vđ

 Vk, Vđ: thể tích hệ keo và thể tích dd điện ly

Ví dụ 3

Để bắt đầu xảy ra keo tụ

100ml hệ keo As 2 S 3 cần

42,86ml dung dịch NaNO 3 1M hoặc 20ml dung dịch MgCl 2

0,15M Tính ngưỡng keo tụ

trong mỗi trường hợp.

Ảnh hưởng của điện tích ion

 Quy tắc Schulze-Hardy : ngưỡng keo tụ tỷ

lệ nghịch với hóa trị lũy thừa 6 của ion

gây keo tụ

k: hằng số Cn z k6

zi: hóa trị ion gây keo tụ i

 Tác động gây keo tụ của ion hóa trị 3 mạnh hơn ion hóa trị 2 hàng chục lần, hơn ion hóa trị 1 hàng trăm lần

 Ion gây keo tụ cùng hóa trị: ion nào hydrat hóa càng mạnh → tác dụng gây keo tụ

càng kém

Ngưỡng keo tụ đối với keo âm As2S3 bởi các cation và với keo dương Fe(OH)3 bởi các anion

Ảnh hưởng của chất điện ly đến ζ

Ví dụ về sự keo tụ bằng chất điện ly

 Các hệ keo âm: As2S3, AgI bị keo tụ bởi các ion

Na+, Ca2+, Al3+,…

 Các hệ keo dương Fe(OH)3, Al(OH)3 bị

keo tụ bởi các ion Cl-, SO42-,…

 Một vài lưu ý khi sử dụng quy tắc Hardy

Schulze- Chỉ phù hợp với các ion vô cơ không p/ư hóa học với hạt keo

 Hệ keo của cùng 1 chất phân tán nhưng khác

nhau về nồng độ, về cách điều chế → Cn khác nhau

Hiện tượng bất thường khi

keo tụ bằng chất điện ly

 Nồng độ chất điện ly tăng đến ngưỡng keo tụ → sự keo tụ bắt đầu xảy ra

 Tiếp tục tăng nồng độ chất điện ly thì

sự keo tụ vẫn tiếp tục cho đến khi keo

tụ hoàn toàn

 Nếu chất điện ly chứa ion gây keo tụ

hóa trị cao (Al3+, Fe3+,…)

 Sau khi keo tụ hoàn toàn, nếu tiếp tục thêm chất điện ly vào thì các hạt keo đã đông tụ phân tán trở lại → tạo hệ keo mới có hạt

ngược dấu với hạt keo ban đầu

 Tiếp tục thêm chất điện ly → hệ keo đông tụ

trở lại

Hiện tượng bất thường khi keo tụ bằng chất điện ly (tt)

VD: Sự keo tụ keo âm Pt bằng FeCl3

Sự keo tụ bằng hỗn hợp chất điện ly

 Tác dụng cộng tính của các ion gây keo tụ

 Các ion gây keo tụ độc lập với nhau,

không ảnh hưởng lẫn nhau

 Các ion giống nhau hoặc gần giống nhau

về điện tích, bán kính hydrat hóa,…(Na+

Sự keo tụ bằng hỗn hợp chất điện ly (tt)

 Tác dụng giảm khả năng gây keo tụ

của các ion ( đối kháng )

 Các ion gây keo tụ có tính chất khác nhau

(về hóa trị, bán kính hydrat hóa,…)

 Chúng làm yếu khả năng gây đông tụ

hay đối kháng nhau (Li+ và Mg2+, Li+ và

Ba2+,…)

 Ngưỡng keo tụ tổng hợp lớn hơn tổng các

ngưỡng keo tụ của mỗi chất điện ly với tỷ lệ

đã sử dụng

C n 1 C 1 1 C 2 Cn 1 C 1 2 C 2

2 2 3 3

Sự keo tụ bằng hỗn hợp chất điện ly (tt)

 Tác dụng tăng cường khả năng gây keo

tụ của các chất điện ly

 Thường xuất hiện với các ion phức (đặc biệt

là h/c hữu cơ đa điện tích, có mạch lớn)

 Ngưỡng keo tụ tổng hợp nhỏ hơn tổng các

ngưỡng keo tụ riêng với tỷ lệ đã dùng

Sự keo tụ tương hỗ

Là sự keo tụ 1 hệ keo bằng 1 hệ keo có điện tích trái dấu; hoặc 1 hệ keo ưa lưu; hoặc 1 dd chất bán keo

 2 keo trái dấu: tương tác tĩnh điện giữa

2 keo làm chúng tập hợp và sa lắng

nhanh hơn

 Giữa keo ưa lưu và keo ghét lưu

Br

-Sự keo tụ tương hỗ (tt)

 Khi thêm chất bán keo vào hệ keo ghét lưu thìxảy ra hiện tượng hấp phụ chọn lọc và địnhhướng Hạt ghét lưu hấp phụ các chất hoạt động

bề mặt cation hoặc anion tùy theo điện tích củahạt âm hay dương

 Nồng độ chất HĐBM nhỏ: hấp phụ đơn lớp → tăngtính kỵ nước → keo tụ xuất hiện

 Nếu ζ → 0 thì độ phủ θ=100%, tính kỵ nước tăng đến cực đại, tính bền nhiệt động giảm đến cực

tiểu

 Nồng độ chất HĐBM tiếp tục tăng → x/h lớp hấpphụ thứ 2, hạt đổi dấu điện tích, ζ tăng dần, thế

đẩy tăng dần

Bài tập 1

10ml hệ keo Fe2O3 (hạt keo có kích thước trung bình R=10-5cm, khối lượng riêng 3,6g.cm-3) nồng độ 1% theo khối lượng,

bị keo tụ bởi 1ml dung dịch NaCl 10% Nhưng nếu thêm vào 1,5mg albumin (khối lượng phân tử = 35400) thì keo đó bền, không đông tụ bởi 1ml mà hàng chục ml NaCl 10% Hãy giải thích.

 Biết rằng albumin là keo ưa nước Coi

khối lượng riêng của hệ keo Fe2O3 là

1g.cm-3.

Bài tập 2

Lấy 1,5mg albumin trong bài tập

1 pha thành 1l dung dịch albumin, cho 1 giọt (bằng 1/25 ml) dung dịch đó vào 10ml hệ keo Fe2O31% (như ở ví dụ trên) thì hiện tượng keo tụ xảy ra Giải thích

Động học quá trình keo tụ bằng chất điện ly

 Keo tụ nhanh

 Mỗi va chạm đều gây ra keo tụ (xác suất mỗi va chạm = 1)

 Tốc độ keo tụ không phụ thuộc nồng độ chất điện ly

C > CB, tốc độ keo tụ không phụ thuộc nồng độ chất đly,

và ζ = 0

Động học sự keo tụ bằng

chất điện ly (tt)

 Quá trình keo tụ xảy ra theo cơ chế phản ứng 2 phân tử

1 kn t

0

số điều chỉnh T

Các phương pháp điều chế dung dịch keo