Giáo trình Hóa keo: Phần 2 - Nguyễn Tuyên

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Hóa keo: Phần 2 cung cấp cho người đọc những kiến thức như: độ bền và sự keo tụ của hệ keo; nhũ tương; hợp chất cao phân tử và dung dịch của hợp chất cao phân tử. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Hóa keo: Phần 2 - Nguyễn Tuyên Chirons Đ ộ BỀN VÀ S ự KEO TỤ CỦA HỆ KEO 4.1. Khái niệm về độ bền Trone phan điều che \ à tinh chè. chúns ta đã nêu lên những điều kiện cần thièt đè cỏ được một hệ keo ben là; - Chàt phàn tán khône hòa tan hoặc hòa tan rât ít trong môi trưòng phàn tán. - Kích thước hạt của chàt phàn tán phái đạt được kích thước của hạt keo điên hình. - Cần phái có chất ổn hỏa. Trons chưcmg hấp phụ. ta củna đă nêu lên là dung dịch keo có năng lượna tự do bề mặt rất lòn cho nên hệ có xu hướng tiến đến trạng thái bền \ãin2 nhát, tức là ứng năns lượns tự do bề mặt thấp nhất. Hấp phụ là một quá trinh làm giám năng lượng tự do bề mặt. ờ đây, chúng ta xét sự giảm năng lượng tự do bề mặt do sự giảm diện tích bề mặt. Sự giảm diện tích bề mặt xav ra khi các hạt keo nhó liên kết lại với nhau đề tạo thành những hạt có kích thước lớn hom. Quá trinh nàv gọi là quá trinh keo tụ. Keo tụ là quá trình tư diễn biên, dẫn tới sự phả huy hệ keo. Trong các hệ keo có hệ rất bên \Tjmg. tồn tại đến hàng năm và lâu hon nữa. Ví dụ dung dịch keo vàng, dung dịch keo A gl..., nhưng cũng có những hệ không bên vững chi tôn tại trong một thời gian ngăn như hệ keo đât. Từ đó chúng ta đi đến khái niệm vê độ bền của hệ keo: Độ bền cùa hệ keo là kha nãnp siữ được sự phân bó đêu cùa pha phán tán trong môi trường phân tủn. 95 Nãm 1920, Beckhoff đã nêu ra khái niệm về độ bền của hệ keo, bao gồm độ bền động học và độ bền tập hợp. Độ bền động học liên quan đến hai yếu tố: lực hút trọng trường và chuyển động Brown. Nhờ có chuyển động Brown mà các hạt của pha phân tán được phân bố đều trong pha phân tán. Ngược lại, lực hút ừọng trường có tác dụng kéo các hạt lẳng xuống đáy. Dưới tác dụng của hai lực ngược chiều ấy mà các hạt keo được phân bố đồng đều theo định luật Smolukhovsky và Brena: c M.g.h In (1) c„' KT Hệ keo mà trong đó sự sa lắng của hạt keo dưới tác dụng của trọng trường là không đáng kể và có thể bỏ qua, được gọi là hệ có độ bền động học. Độ bền động học của hệ keo phụ thuộc vào kích thước hạt. Kích thước hạt càng nhỏ thì độ bền càng tăng. Ngoài ra, độ bền của hệ keo còn phụ thuộc vào tỷ trọng của pha phân tán và môi trường phân tán, phụ thuộc vào độ nhớt và nhiệt độ. Độ bền tập hợp đặc trưng cho khả năng bảo toàn kích thước hạt của pha phân tán. Hệ có độ bền tập hợp nghĩa là các hạt keo của hệ không tập hợp lại với nhau. Những nguyên nhân làm cho hệ có độ bền tập hợp được gọi là các yếu tố bền tập hợp. Những yếu tố bền đó là; - Lớp solvat hóa: Sự có mặt của chất điện giải trong vai trò ổn hóa có tác dụng quyết định đến độ bền tập hợp cùa hệ keo. Nhưng ion của chất điện giải có hai tác dụng: thứ nhất, bị hấp phụ lên trên bề mặt hạt keo làm giảm sức càng bề mặt và năng lượng tự do bề mặt của hệ. Thứ hai, tạo ra quanh hạt keo một lớp solvat hóa (hay lớp hydrat hóa). Quá trình sonvat hóa xảy ra trong hệ keo cũng gần tưong tự như quá trinh xảy ra trong dung dịch thật. Đó là sự định hướng của những phân tử dung môi quanh hạt keo. 96 Đối với hệ keo íơ dịch, lớp solvat hóa có tác dụng càn trở sự tác dụng của các hạt keo. - Càu trúc cơ học: Ràt nhiều chất như cao phàn từ tự nhiên, cao phân tử nhân tạo và nhiều chàt khác nữa khi cho \ ’ào dunu dịch keo thì chúng bị hấp phụ lên trên bè mật hạt keo \ à tạo thành một mànc móns bao quanh hạt keo không cho chúns liên kèt lại \’ới nhau. Tronc trườnu hợp này, yếu tố bền được dựa trên cơ sớ của những tính chất cơ học cúa nhừne cấu trúc được tạo thành và gọi là độ bền càu tạo cơ học. - Điện tích: \ ’ì bè mặt hạt keo luôn manu điện tích và như vậy những hạt mang điện tích cimu dâu sẽ đây nhau ra xa khi chúng tiến đến gần nhau và làm cho hệ cỏ độ ben tập hợp. - Sự khuếch tán: Do có sự khuếch tán mà các hạt keo có xu hướng được phân bố đều ữonc toàn bộ thể tích dune dịch keo. Hệ keo sẽ bị phá vỡ khi các hạt keo nhó dinh lại \ ới nhau tạo thành tũa láne xuốne đáy. Khả năng keo tụ là một đặc trưne cua những hệ keo sơ dịch điên hình. Sự keo tụ của hệ keo có thè xàv ra do nhiêu yêu tố; - Tác dụng cùa chất điện eiài. - Sự thay đôi nhiệt độ. - Tác dụng cơ học: khuả%. lác... - Tác dụng cua árứi sáne. siêu âm.... Cơ chế cùa quá trinh keo tụ luôn eẩn liền với sự phá hủy yếu tố đặc trưne cho độ bên cùa hệ keo. 97 4.2. Sự keo tụ bằng chất điện giải. Quy tắc Schulze - Hardi Có rất nhiều yếu tố dần đến sự keo tụ của dung dịch keo như: cấu tạo cùa hệ. nồng độ cùa pha phân tán, nhiệt độ tác dụng cơ học, tác dụng cùa ánh sáng.... Nhưng một yếu tố quan trọng khác có ý nghĩa về mặt lí thuyết và thực nehiệm đó là ảnh hưỏng của chất điện giải đến sự keo tụ. Những hệ keo sơ dịch rất nhạy đối với chất điện giải. Hiện tưọmg keo tụ cùa hệ keo do tác dụng của chất điện giải đã được Semi, Grem và Borxov phát hiện và nghiên cứu. Các tác già đã xác định ràng, tất cà các chất điện aiái kè cà các chàt ôn hóa đều có khả năng gây keo tụ, nếu như nồng độ của chúng đủ lớn đê chúng có thề nén lớp điện tích kép, làm giảm ngưỡng năng lượng ngăn cách không cho các hạt kết dính lại với nhau. Thi nghiệm: trong một loạt ong nghiệm có chứa một lưọTig nhất định của một loại sol nào đó, ví dụ sol hydroxyt sắt, lần lượt cho vào các ống một lượng chất điện giải Na2SƠ4 với nồng độ tăng dần, đến một nồng độ nào đó duna dịch keo bất dầu keo tụ thê hiện ờ sự thay đồi màu sắc, độ vẩn đục... Rõ ràng là quá trình keo tụ chi xày ra khi nồng độ của chất điện giải đạt đên một giá trị nào đó gọi là ngưỡng keo tụ - kí hiệu là y. Nông độ nho nhát CIU chã! điện giai can thiết đê gáy nên sự keo tụ gọi I là ...