1

CHƯƠNG 2

HÓA KEO

2

Nội dung

2.1. Khái niệm hệ

2.2. Phân loại

2.3. Cấu tạo keo

2.4. Phương pháp điều chế hệ keo

2.5. Tính chất của hệ keo

2.6. Sự keo tụ

2.7. Một số hệ phân tán thô

3

2.1. Khái niệm hệ phân tán

Hệ phân tán

Hệ phân tán là hệ gồm nhiều cấu tử tồn tại dưới dạng hạt có kích thước nhỏ bé phân bố (chất phân tán) vào một chất

khác (môi trường phân tán)

Chất phân tán hay môi trường phân tán đều có thể ở ba trạng thái như lỏng, khí, rắn.

4

Hệ phân tán thô

là hệ phân tán mà các hạt ở pha khuếch tán có đường kính lớn hơn 10-5 cm (100 ).

Với kích thước hạt như thế người ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường hay kính hiển vi.

2.1. Khái niệm hệ phân tán

5

Hệ phân tán thô

Pha khuếch tán là chất rắn thì hệ được gọi là huyền phù.

Pha khuếch tán là chất lỏng thì hệ được gọi là nhũ tương.

Ví dụ

Ví dụ

Những hạt đất sét lơ lửng ở trong nước.

Sữa, dầu mỡ ở trong nước.

2.1. Khái niệm hệ phân tán

6

Hệ keo

là hệ phân tán dị thể có kích thước từ 10-9-10-7m, tổ hợp từ một số nguyên tử, phân tử

hay ion.

• Hệ này quan sát được bằng kính hiển vi điện tử

• Hệ có kích thứoc khác nhau gọi là hệ đa phân tán.

2.1. Khái niệm hệ phân tán

7

Độ phân tán D

là đại lượng nghịch đảo của kích thước hạt.

• D : độ phân tán

• a : kích thước hạta

1D

2.1. Khái niệm hệ phân tán

8

2.2. Phân loại hệ phân tán

Phân loại theo trạng thái tập hợp

Phân loại theo mức độ liên kết

(hệ keo)

Phân loại

9

Phân loại theo trạng thái tập hợp

Môi trường

phân tán

là RẮN

xerosol (sol rắn)

Môi trường

phân tán

là LỎNG

lyosol (sol lỏng)

Môi trường

phân tán

là KHÍ

aserosol (sol khí)

2.2. Phân loại hệ phân tán

10

Môi trường phân tán là RẮN

(xerosol - sol rắn)

- R/R: bê tông, hợp kim…

- L/R: trái cây, tế bào…

- K/R: bông gòn, bọt xốp

2.2. Phân loại hệ phân tán

11

Môi trường phân tán là LỎNG

(Lyosol - sol lỏng)

- R/L: huyền phù

- L/L: nhũ tương

- K/L: nước ngọt…

2.2. Phân loại hệ phân tán

12

Môi trường phân tán là KHÍ

(aserosol - sol khí)

- R/K: bụi, khói

- L/K: sương mù

- K/K: hương thơm trong không khí

2.2. Phân loại hệ phân tán

13

Phân loại theo mức độ liên kết

(Hệ keo)

Hệ keo ưu lỏng

(keo ưu lưu)

Hệ keo kỵ lỏng

(keo ghét lưu)

2.2. Phân loại hệ phân tán

14

Hệ keo ưu lỏng

(keo ưu lưu)

là hệ keo mà pha phân tán liên kết chặt chẽ với môi trường phân tán (thường lỏng).

Ví dụ: hồ tinh bột, mủ cao su…

2.2. Phân loại hệ phân tán

15

Hệ keo kỵ lỏng

(keo ghét lưu)

là hệ keo mà pha phân tán không liên kếtchặt chẽ với môi trường phân tán. Đây là

các hệ keo điển hình.

Ví dụ: thuỷ tinh lỏng trong nước

2.2. Phân loại hệ phân tán

16

2.3. Cấu tạo hạt keo

Mixen keo bao gồm ba phần

- Nhân keo

- Lớp hấp phụ

- Lớp khuyếch tán

Như vậy, MIXEN keo trung hòa về điện.

17

Xét cấu tạo của mixen keo AgI trong dung dịch KI, được tạo thành từ phản ứng:

AgNO3 + KI = AgI + KNO3

Mixen keo bao gồm nhân keo là tập hợp gồm rất nhiều phân tử AgI có cấu trúc tinh thể.

2.3. Cấu tạo hạt keo

18

Biểu diễn cấu tạo mixen keo AgI trong môi trườngKI dưới dạng công thức hay ký hiệu sau:

Ký hiệu

2.3. Cấu tạo hạt keo

19

Trong đó:

m: số phân tử hợp chất khó tan

n: số ion quyết định thế hiệu

(n - x): số ion đối trong lớp hấp phụ (n > x)

x: số ion đối trong lớp khuếch tán

2.3. Cấu tạo hạt keo

20

Keo âm

Cấu tạo keo

2.3. Cấu tạo hạt keo

21

Tương tự cấu tạo và kí hiệu của mixen keo AgItrong môi trường AgNO3 là:

Ký hiệu

2.3. Cấu tạo hạt keo

22

Keo dương

Cấu tạo keo

2.3. Cấu tạo hạt keo

23

Để hình thành một hệ keo tồn tại bền vững thì cần đảm bảo hai

điều kiện tiên quyết như sau:

2.4. Phương pháp điều chế hệ keo

Chất phân tán và môi trường phân tán không tan vào nhau hay tan rất ít.

Phải có chất ổn định có khả năng hấp phụ lên các hạt keo để giữ cho hệ keo không bị tách pha gây nên sự keo tụ

Điều kiện hình thành hệ keo

24

Phương pháp điều chế hệ keo

Phương pháp

Phân tán

Phương pháp

Ngưng tụ

Phương pháp

Hoá học

Phương pháp

Vật lý

2.4. Phương pháp điều chế hệ keo

25

Phương pháp tinh chế hệ keo

Phương pháp

Thẩm tích

Phương pháp

Điện

Thẩm tích

Phương pháp

Siêu lọc

2.4. Phương pháp điều chế hệ keo

26

2.5. Tính chất hệ keo

Tính chất hệ keo

Tính chất

động học

Tính chất

quang

Tính chất

điện

27

Độ bền tập hợp: (độ bền nhiệt động học) được xác định bởiđộ phân tán mà khi đó các hệ keo có khả năng chống lại sựkeo tụ

Độ bền động học: được xác định bởi chuyển động nhiệt củacác hạt

Thực chất độ bền của hệ keo phụ thuộc vào tương tác giữacác hạt keo

2.6. Sự keo tụ

Độ bền vững của hệ keo

28

Là nồng độ tối thiểu chất điện ly cần thiết để gây ra sự keo tụ với một tốc độ

ổn định, mmol/lít.

• Đánh giá khả năng keo tụ.

• Ngưỡng càng thấp thì khả năng gây keo tụ càng lớn.

1000.ω

V.Cγ

Ngưỡng keo tụ

2.6. Sự keo tụ

29

2.7. Một số hệ phân tán thô

Một số hệ phân tán thô

Huyền

phù

Nhũ

tươngBọt

Sol

khi

Sol

rắn

30

Huyền phù

là hệdị thể gồm các tiểu phân rắn phân tán trong môi trường lỏng. Hạt huyền phù có

kích thước 10-6m trở lên.

Ví dụ: hạt lơ lửng trong nước

2.7. Một số hệ phân tán thô

31

Nhũ tương

là hệ dị thể gồm pha lỏng phân tán trong môi trường phân tán lỏng.

Như hai pha lỏng không tan lẫn hay tan ít và khác nhau về bản chất.

Ví dụ: dầu mỡ trong nước.

2.7. Một số hệ phân tán thô

32

Bọt

là hệ dị thể gồm pha khí phân tán trong môi trường phân tán lỏng.

Các hạt bọt trong hệ có kích thước cỡ mm đến vài cm

Ví dụ: hỗn hợp bọt xà phòng

2.7. Một số hệ phân tán thô

33

Sol khí

là hệ dị thể gồm pha phân tán là khí hoặc lỏngphân tán trong môi trường phân tán khí.

Kích thước hạt phân tán khí khoảng 10-7-10-4 m

Ví dụ: sơn phun, bình phun vào không khí

2.7. Một số hệ phân tán thô

34

Sol rắn

là hê dị thể gồm pha phân tán là rắn, lỏng hoặckhí phân tán trong môi trường phân tán rắn.

Ít nghiên cứu trong thực tế.

Ví dụ: thuỷ tinh hồng ngọc, đá quý…

2.7. Một số hệ phân tán thô

35

Bài tập

Xác định ngưỡng keo tụ của dung dịch K2Cr2O7 0,01M đối vớikeo nhôm. Biết để keo tụ 1 lít keo đó phải thêm chất điện ly là0,0631 lít.

Bài 1.

)l/mol(10.631,01000.1000

0631,0.01,01000.

ω

V.Cγ 3

C : nồng độ chất điện ly (mol/l)

V : thể tích của dd điện ly, (ml)

: thể tích keo, (ml)

36

Điều chế keo hydroxol sắt (III) bằng cách cho từ từ dd FeCl3 vào nước đang sôi. Viết cấu tạo và ký hiệu keo.

Bài 2.

FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl

Phương trình điều chế keo:

Ký hiệu keo:

{mFe(OH)3.nFe3+.(3n-x)Cl-}.xCl-

Bài tập

37

Điều chế keo hydronol sắt (III) bằng cách cho từ từ dd FeCl3 vào nước đang sôi. Viết cấu tạo và ký hiệu keo.

Bài 2.

Cấu tạo keo:

Fe(OH)3

Cl-

Fe3+

Fe3+

Fe3+

Fe3+

Cl-

Fe3+

Fe3+

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Cl-

Cl-

Cl-

Bài tập

38

Viết công thức cấu tạo của Mixen keo khi cho Na2SO4 tác dụng với BaCl2 trong 2 trường hợp:

1. Dư Na2SO4

2. Dư BaCl2

Bài 3.

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl

Phương trình điều chế keo:

Ký hiệu keo:1. {mBaSO4.nSO4

2-.(2n-x)Na+}.xNa+

2. {mBaSO4.nBa2+.(2n-x)Cl-}.xCl-

Bài tập

39

Cho phản ứng: 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3↓ + 6H2O

1. Viết công thức cấu tạo của mixen keo biết H2S dư?

2. Khi đặt hệ keo vào điện trường thì hạt keo di chuyển sang điện cực nào?

Bài 4.

1. {mAs2S3.nS2-.(2n-x)H+}.xH+

2. Hạt keo chuyển về cực dương vì keo âm.

Bài tập