Bài giảng Hóa đại cương: Chương 7 - Học viện Nông nghiệp việt Nam

Chương 2: Hiện tượng bề mặt và hệ phân tán keo trong bài giảng Hóa đại cương sẽ giúp cho người học nắm được những kiến thức cơ bản nhằm phục vụ trong quá trình học tập và giảng dạy. Nội dung trong bài giảng trình bày: Năng lượng bề mặt – sức căng bề mặt; hiện tượng hấp phụ, hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học, Hấp phụ trên bề mặt pha lỏng, khái niệm hệ keo, phân loại hệ keo, cấu tạo hạt keo ghét lưu và hiện tượng đông tụ hệ keo (hiện tượng keo tụ). Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa đại cương: Chương 7 - Học viện Nông nghiệp việt Nam Lớp học phần VNUA-Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 9/26/2015 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Chƣơng 7: HIỆN TƢỢNG BỀ MẶT - HỆ PHÂN TÁN KEO I- HIỆN TƢỢNG BỀ MẶT  Năng lƣợng bề mặt – sức căng bề mặt  Hiện tƣợng hấp phụ  Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học  Hấp phụ trên bề mặt pha lỏng  Hấp phụ trên bề mặt pha rắn  Chất hoạt động bề mặt II- HỆ PHÂN TÁN KEO  Khái niệm hệ keo  Phân loại hệ keo  Cấu tạo hạt keo ghét lƣu  Điều chế hệ keo  Các loại điện thế trên bề mặt hạt keo  Hiện tƣợng đông tụ hệ keo (hiện tƣợng keo tụ) I- HIỆN TƢỢNG BỀ MẶT 1.1. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƢỢNG BỀ MẶT, SỨC CĂNG BỀ MẶT Hiện tƣợng bề mặt phát sinh trên ranh giới phân chia giữa các tƣớng dị thể, có ảnh hƣởng đến tính chất của toàn hệ. Hơi Để hiểu rõ về năng lƣợng bề mặt ta hãy khảo sát hiện Mặt D tƣợng xảy ra trên bề mặt của một chất lỏng tiếp xúc thoáng với chất khí. (hình vẽ): C B Phân tử A (hình cầu) trong lòng chất lỏng đƣợc bao Lỏng A quanh bởi các phân tử khác, chịu sự tác động đồng đều Sơ đồ về sự xuất hiện năng về mọi phía, tổng hợp lực tác động lên phân tử A là lượng bề mặt của chất lỏng P1=0. Phân tử ở gần bề mặt B, khối lƣợng vật chất của các phân tử phân bố xung quanh nó không đồng đều về mọi phía. Phía gần mặt thoáng số lƣợng phân tử phân bố ít hơn phía trong lòng chất lỏng, do đó tổng hợp lực tác dụng lên phân tử B là P2  0. Phân tử trên bề mặt chất lỏng C, khối lƣợng vật chất phân bố xung quanh càng mất cân đối. Phần trên là thể khí có khối lƣợng rất nhỏ so với phần dƣới là chất lỏng. Tổng hợp lực tác động lên phân tử C là P3 có giá trị lớn hơn P2, hút về phía trong lòng chất lỏng. Nhƣ vậy, mỗi phân tử ở trên bề mặt có dự trữ năng lƣợng lớn hơn các phân tử trong lòng vật thể, năng lƣợng dƣ đó gọi là năng lƣợng bề mặt. 1 9/26/2015 Vậy “ năng lượng dư của các phần tử ở bề mặt so với năng lượng trung bình của các phần tử bên trong vật chất gọi là năng lượng bề mặt tự do, gọi tắt là năng lượng bề mặt” Năng lƣợng bề mặt đƣợc kí hiệu là E. Năng lƣợng bề mặt (E) luôn tỷ lệ thuận với số phần tử trên bề mặt dung dịch (Tức là tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S). E  K.S (7.1) Khi S = 1 đơn vị diện tích (cm2, m2…) thì E = K. Giá trị E = K được gọi là sức căng bề mặt. Nhƣ vậy: sức căng bề mặt là năng lượng của một đơn vị diện tích bề mặt. Kí hiệu  và ta có thể viết: E  σ.S (7.2) Đơn vị của  là: ( Niuton ) m Suy ra hay σ E S (7.3)  dyn     cm  1.2. HIỆN TƢỢNG HẤP PHỤ 1.2.1. Khái niệm về sự hấp phụ. Hấp phụ là 1 quá trình tự diễn xảy ra trên bề mặt nhằm tập trung các phân tử, nguyên tử, ion của chất bị hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ nhằm làm giảm năng lƣợng bề mặt của chất hấp phụ. 1.2.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. a)- Hấp phụ vật lý Là quá trình hấp phụ mà lực hấp phụ là lực giữa các phân tử (lực Vander waals). Đặc điểm của hấp phụ vật lý:  Lực hấp phụ là lực phân tử nhỏ bé (lực Vander waals)  Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch- phân tử đã bị hấp phụ dễ dàng tách khỏi bề mặt, tức là dẽ xảy ra quá trình khử hấp phụ  Quá trình hấp phụ là quá trình toả nhiệt, do đó sự tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ hấp phụ. b. Hấp phụ hóa học. Hấp phụ hoá học là sự hấp phụ các ion hoặc phân tử tạo nên các liên kết bền hoặc các hợp chất bền trên bề mặt vật hấp. Do đó hấp phụ hoá học còn mang tính chất của phản ứng hoá học. Đặc điểm của hấp phụ hoá học Lực hấp phụ lớn, do đó quá trình phản hấp phụ khó xảy ra Hấp phụ hóa học là quá trình thu nhiệt. Vì vậy khi nhiệt độ tăng thì độ hấp phụ tăng. 2 9/26/2015  Hấp phụ hoá học mang tính chất chọn lọc: Nếu chất bị hấp phụ là các phân tử: thì bề mặt vật hấp chỉ ƣu tiên hấp phụ các phân tử có khả năng tƣơng tác với các phân tử trên bề mặt vật hấp để tạo ra hợp chất bền. Ví dụ: CaO ƣu tiên hấp phụ CO2, H2O để tạo ra CaCO3 ,Ca(OH)2. CaO + CO2 = CaCO3 hoặc CaO + H2O = Ca(OH)2 Nếu chất bị hấp phụ là các ion trong dung dịch: thì bề mặt vật hấp chỉ hấp phụ các ion mang điện tích trái dấu với điện tích trên bề mặt vật hấp. Đối với các ion có cùng điện tích Sự hấp phụ sẽ ƣu tiên cho các ion có trong thành phần cấu trúc bề mặt vật hấp phụ (nhằm kiện toàn cấu trúc bề mặt). Tiếp đó mới hấp phụ các ion( gần giống) có cùng điện tích. Trong đó ion nào có bán kính thuỷ hoá nhỏ (cƣờng độ điện trƣờng lớn) sẽ đƣợc ƣu tiên hấp phụ trƣớc. Nếu các ion có điện tích khác nhau thì ion nào có điện tích cao hơn sẽ đƣợc hấp phụ trƣớc. Ví dụ trong thực tập: Al2O3/ ( Fe3+ , Cu2+, Co2+). 1.2.3. Độ hấp phụ ( thƣờng đƣợc kí hiệu G): là lƣợng chất (tính theo mol hay gam) đã bị hấp phụ trên 1 đơn vị diện tích bề mặt (tính theo cm2) hay trên 1 đơn vị khối lƣợng vật hấp (tính theo gam) ở trạng thái cân bằng hấp phụ ở nhiệt độ xác định. G n S hay G n m n- số mol hay số milimol… chất bị hấp phụ (7.4) S diện tích bề mặt (m2, cm2,…) m Khối lƣợng chất hấp phụ Ở nhiệt độ không đổi, độ hấp phụ của một cặp chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phụ thuộc vào bản chất của cặp ...