Giáo trình Hoá keo - Phan Xuân Vận

ệt hơn do chiết suất giữa chất phân tán và môi trường rất chênh lệch nhau. Hệ 
aerosol có một số hiện tượng khác với hệ lyosol. Đó là hiện tương nhiệt di, nhiệt sa lắng, 
quang di. 
Nhiệt di là hiện tượng các hạt aerosol xa rời vật nóng. Nhiệt sa lắng là sức sa lắng của 
các hạt lên những phần lạnh hơn của bề mặt vật được đốt nóng không đều (ví dụ: bụi thường 
tập trung ở trên vách, trên trần của lò, hoặc mặt sau của các máy phát ánh sáng, bóng đèn) 
Nhiệt di và nhiệt sa lắng có quan hệ với kích thước (r) của hạt và bước sóng (λ) của 
bức xạ. 
Nếu λ >> r thì các phân tử khí bay với tốc độ lớn hơn ở phía hạt nóng hơn, điều đó có 
tác dụng cho các hạt xung quanh theo chiều giảm nhiệt độ. Còn nếu λ<<r thì trong trường 
gradien nhiệt độ, chuyển động của hạt cũng xẩy ra theo chiều giảm nhiệt độ. Hai hiện tượng 
trên có ý nghĩa lớn trong sự vận chuyển các aerosol trong khí quyển. Nhiệt di làm cho aerosol 
từ miềm nóng vào miền lạnh, còn nhiệt sa lắng làm cho aerosol sa lắng ở phần lạnh hơn, tạo 
điều kiện cho sự ngưng tụ hoặc keo tụ thành hạt lớn hơn và rơi xuống (thành mưa). 
Quang di là sự di chuyển các hạt aerosol khi hạt được chiếu sáng ở một phía, đó là 
trường hợp riêng của nhiệt di. Các hạt không trong suốt chuyển động theo hướng đi của tia 
sáng, đó là quang di dương. Đối với hạt trong suốt thì có hiện tượng quang di âm nghĩa là hạt 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 89 
 89
chuyển dịch về phía nguồn sáng, do lúc này phía sau hạt được hâm nóng bởi các tia khúc xạ 
trong hạt mạnh hơn so với phía trước hạt. 
Nhiệt di, nhiệt sa lắng, quang di là những hiện tượng liên quan đến tính động học phân 
tử chỉ đặc trưng cho hệ aerosol. 
Các hạt có chuyển động Brao rất mạnh, nhưng độ nhớt cuả môi trường rất nhỏ và kích 
thước hạt lại thô, nên hệ aerosol không bền vững, dễ sa lắng. Hạt có kích thước lớn thì tốc độ 
sa lắng lớn, các hạt nhỏ thì chuyển động rất mạnh nên dễ và chạm vào nhau và liên kết lại 
thành những hạt lớn hơn. Vì thế ở hệ aerosol có nồng độ cao thời gian keo tụ một nửa rất nhỏ, 
ở các hệ aerosol loãng thì thời gian keo tụ một nửa rất lớn. 
Vậy aerosol loãng là hệ rất bền. Các hạt có kích thước hạt 10-5 đến 10-4cm có nồng độ 
cao nhất ở độ cao 18km trong khí quyển, chúng lơ lửng ở đó từ 3 đến 22 ngày làm tăng rất 
mạnh tính đục của khí quyển. 
Có thể phá vỡ aerosol bằng cách thay đổi tốc độ và chiều của dòng aerosol bằng cách 
lọc, bằng tác dụng sóng siêu âm. thêm mầm ngưng tụ, tác dụng của điện trường 
Aerosol tự nhiên có ý nghĩa lớn trong thiên văn, trong nông nghiệp. Chúng là một yếu 
tố quyết định đến chế độ mưa, khí hậu, thời tiết. Các hiện tượng mưa tuyết, phóng điện khi 
giông tố, cầu vồng là do hệ aerosol trong khí quyển. Hệ aerosol sinh ra do khí thải công 
nghiệp gây ô nhiễm môi trường nên cần phải được khắc phục. 
III. Bột và tính chất của nó. 
Bột là hệ phân tán thô trong môi trường khí , ggần với tinha chất của aerosol. Do kích 
thước hạt lớn nên hệ không có tính bền động học. Do mật độ hạt lớn nên khối lượng riêng của 
bột rất lớn hơn so với aerosol. 
Kích thước hạt bột rất khác nhau phụ thuộc vào phương pháp điều chế và mục đích sử 
dụng. Sau đây là kích thước hạt một số bột dùng trong công nghệ thực phẩm. 
Tên loại bột Đường kính hạt ×104cm 
Các oxyt kim loại 
BaSO4 (tạo thành do kết tủa) 
BaSO4 (tạo thành do nghiền) 
Cao lanh 
Tinh bột gạo 
Tinh bột ngô 
Tinh bột khoai tây 
Bột mỳ loại tốt 
Bột mỳ loại trung bình 
Kakao 
0,1 đến 1,0 
1 đến 5 
5 đến 20 
2 đến 20 
6 đến 10 
15 đến 25 
100 đến 150 
50 đến 200 
200 đến 800 
100 đến 200 
Sự hóa bụi của bột. 
Khi có gió, các hạt tách khỏi bột và trở thành bụi trơ lơ lửng trong không khí gọi là sự 
hóa bụi của bột. 
Đầu tiên là sự trượt của các hat, khi tốc độ gió tới một giá trị nào đó thì hạt nhảy múa 
và tách khỏi bề mặt (rất mạnh ở những điểm nhô cao của bột). Sự trượt, sự nhảy múa làm cho 
các hạt va đập vào nhau theo kiểu dây chuyền, có hạt rơi xuống, có hạt bay lên và tạo bụi 
trong môi trường khí. 
Sự hóa bụi phụ thuộc vào tốc độ gió, kích thước, dạng hạt, độ dính của bột, nhiệt độ 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 90 
 90
Tốc độ gió càng lớn, kích thước hạt càng nhỏ, hạt dạng hình cầu, bề mặt đồng nhất, độ 
nhớt và độ dính thấp thì tốc độ hóa bụi càng lớn. 
Ví dụ: với tốc độ gió 10.m.s-1 thì chỉ các hạt cát kích thước nhỏ hơn 0,1mm nhảy múa, 
còn các hạt lớn hơn chỉ có chuyển động lăn trượt trên bề mặt cát. 
Khi độ ẩm của hạt tăng thì tốc độ hóa bụi giảm. Độ ẩm làm tăng độ dính hạt, bởi sức 
căng bề mặt của nước lớn. Đồng thời độ ẩm còn tạo điều kiện cho các hạt tích điện hoặc trung 
hòa điện. Nói chung độ ẩm làm cho các hạt bột tích điện, làm tăng độ dính giữa các hạt, làm 
cản trở sự hóa bụi của chúng. 
Sự tạo cấu thể. 
Lượng nước thêm vào bột tăng sẽ chuyển bột khô thành bột nhão và thành hệ cấu thể 
(gel hoặch thạch) có độ xốp khác nhau, tính lưu đàn khác nhau phụ thuộc vào bản chất của 
bột. Cấu thể tạo thành trong điều kiện tĩnh đẳng nhiệt. Nếu có ngoại lực tác động thì cấu thể 
không hình thành, dòng chảy trong hệ chuyển hệ thành lyosol. Ở dạng bột nhão hay cấu thể 
thì độ nhớt của hệ rất cao, nhưng khi trở thành hệ phân tán trong môi trường lỏng thì hệ có 
những tính chất của hệ phân tán thô. 
Tác dụng tạo viên khô cho bột 
Đây là tác dụng ngược với sự hóa bụi và sự tạo sol của bột. Ở mỗi loại bột xác định, 
với độ dính thích hợp, khi được ly tâm thì các hạt bột kết dính vào nhau, tạo nên dạng hình 
cầu rất dễ hình thành. Nếu tốc độ ly tâm quá lớn hoặc quá nhỏ thì sự tạo viên rất kém. 
Sự nghiền chất phân tán thành bột và sự tạo viên bột được dùng nhiều trong sản xuất 
và đời sống. 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 91 
 91
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 7 
1. Phân biệt keo tụ và cấu thể, gel và thạch 
2. Lý thuyết về sự hình thành cấu thể. 
3. Trạng thái cân bằng sol-gel ? 
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo cấu thể 
5. Độ nạp không gian và số phối trí của khung cấu thể? Ý nghĩa 
6. Đặc điểm của aerosol 
7. Đặc điểm của trạng thái bột 
8. Tính tốc độ sa lắng của các giọt nước có bán kính 10-4cm và 10-6cm, trong không khí 
tĩnh?Giả sử khối lượng riêng của nước là 1g.cm-3, khối lượng riêng của không khí bằng 0, độ 
nhớt của không khí bằng 1,8.10-4poa. 
Trả lời: 1,2.10-2cms-1, 1,2.10-6cms-1 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 92 
 92
PHỤ LỤC 
Các hằng số trong những phương trình hoặc công thức toán học 
Tên gọi Ký hiệu Giá trị 
Gia tốc trọng trường 
Hằng số khí 
Nhiệt độ tuyệt đối 
Số Avogadro 
Số pi 
g 
R 
T 
N0 
π 
9,8m.s-2 
8,314J.mol-1độ-1 
0,0.82.l.atm.mol-1.độ-1 
t0(C) + 273 
6,02.1023 
3,1416 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 93 
 93
MỤC LỤC 
Lời nói đầu 
Chương I: Khái niệm về các hệ keo ...........................................................................................2 
I. Cách phân loại các hệ phân tán ...........................................................................................2 
1. Theo kích thước hạt phân tán .........................................................................................2 
2. Theo trạng thái tập hợp pha của hệ.................................................................................3 
3. Theo cường độ tương tác giữ hạt phân tán và môi trường của hệ. .................................3 
II. Những đặc điểm của hệ phân tán keo. ...............................................................................4 
1. Bề mặt dị thể...................................................................................................................4 
2. Bề mặt riêng và độ phân tán ...........................................................................................4 
III. Khái niệm về hệ đa phân tán ............................................................................................6 
1. Cấp hạt............................................................................................................................6 
2. Mức độ đa phân tán ........................................................................................................8 
IV. Điều chế và tinh chế các hệ keo .....................................................................................10 
1. Điều chế ........................................................................................................................10 
2. Tinh chế keo .................................................................................................................10 
Câu hỏi và bài tập: ....................................................................................................................12 
Chương II: Tính chất động học phân tử và sự khuếch tán ánh sáng của các hệ keo................13 
I. Tính động học phân tử ......................................................................................................13 
1. Chuyển động Brao (Brown) .........................................................................................13 
2. Sự khuếch tán ...............................................................................................................14 
3. Áp suất thẩm thấu.........................................................................................................15 
4. Cân bằng màng Đônnan (Donnan) ...............................................................................16 
5. Độ nhớt .........................................................................................................................18 
II. Sự khuếch tán ánh sáng của hệ keo. ...............................................................................21 
Câu hỏi và bài tập .....................................................................................................................25 
Chương III: Năng lượng bề mặt. Sự hấp phụ ...........................................................................26 
I. Năng lượng bề mặt và sức căng bề mặt. ...........................................................................26 
II. Khuynh hướng giảm diện tích bề mặt của hệ. .................................................................27 
III. Sự hấp phụ. .....................................................................................................................28 
1. Một số khái niệm cơ bản ..............................................................................................28 
2. Độ hấp phụ và độ phủ...................................................................................................28 
3. Sự hấp phụ trên bề mặt rắn...........................................................................................30 
4. Sự hấp phụ trên bề mặt lỏng.........................................................................................33 
IV. Sự thấm ướt và sự ngưng tụ mao quản...........................................................................35 
1. Sự thẩm ướt. .................................................................................................................35 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 94 
 94
2. Sự ngưng tụ mao quản..................................................................................................35 
Câu hỏi và bài tập .....................................................................................................................38 
Chương IV: Tính chất điện của các hệ keo ..............................................................................39 
I. Hiện tượng điện động........................................................................................................39 
II. Cấu tạo hạt keo ghét lưu. .................................................................................................39 
III. Lớp điện kép và điện thế bề mặt của hạt keo. ................................................................41 
1. Cấu tạo lớp điện kép. ....................................................................................................41 
2. Điện thế bề mặt của hạt keo..........................................................................................45 
3. Xác định thế điện động.................................................................................................47 
IV. Hấp phụ trao đổi ion.......................................................................................................48 
1. Khái niệm. ....................................................................................................................48 
2. Nhựa trao đổi. ...............................................................................................................49 
3. Nhiệt động học về hấp phụ trao đổi ion........................................................................49 
Câu hỏi và bài tập .....................................................................................................................51 
Chương V: Tính bền của các hệ keo và sự keo tụ ....................................................................52 
I. Tính bền của các hệ keo. ...................................................................................................52 
1. Lý thuyết về tính bền. ...................................................................................................52 
2. Tính bền động học và tính bền nhiệt động học.............................................................52 
3. Thế hút, thế đẩy giữa các hạt. .......................................................................................53 
II. Sự keo tụ ..........................................................................................................................54 
1. Keo tụ keo ghét lưu bằng chất điện ly. .........................................................................54 
2. Hiện tượng bất thường khi keo tụ bằng chất điện ly. ...................................................57 
3. Sự keo tụ keo ghét lưu bằng hỗn hợp chất điện ly. ......................................................58 
4. Sự keo tụ tương hỗ. ......................................................................................................59 
5. Động học của sự keo tụ bằng chất điện ly. ...................................................................62 
III. Sự keo pepti hoá (kéo tán). .............................................................................................65 
Câu hỏi và bài tập .....................................................................................................................67 
Chương VI: Hệ keo ưa lưu và hệ bán keo ................................................................................68 
I. Khái niệm về chất cao phân tử và sự tạo thành dung dịch của nó. ...................................68 
1. Cao phân tử mạch thẳng và mềm dẻo...........................................................................68 
2. Các lý thuyết về sự hình thành dung dịch polyme. ......................................................69 
3. Nhiệt động học về sự hòa tan polyme ..........................................................................70 
4. Sự trương của polyme. .................................................................................................71 
II. Hệ keo ưa lưu...................................................................................................................72 
1. Đặc điểm chung. ...........................................................................................................72 
2. Đặc tính hoá keo của dung dịch protit..........................................................................72 
3. Tính bền và sự keo tụ keo ưa lưu. ................................................................................74 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 95 
 95
II. Hệ bán keo. ......................................................................................................................75 
1. Tính chất cơ bản của dung dịch bán keo. .....................................................................75 
2. Tác dụng tẩy rửa, tác dụng nhũ hoá của các dung dịch bán keo. .....................................77 
3. Chất bán keo không ion hoá. Chỉ số HLB....................................................................78 
4. Tính bền và sự keo tụ các hệ bán keo...........................................................................79 
III. Nhũ tương và chất nhũ hoá.............................................................................................79 
1. Khái niệm và phân loại nhũ tương. ..............................................................................79 
2. Chất nhũ hoá.................................................................................................................80 
3. Hiện tượng đảo nhũ. .....................................................................................................81 
VI. Hệ phân tán bọt. .............................................................................................................81 
Câu hỏi và bài tập .....................................................................................................................83 
Chương VII: Sự tạo cấu thể. Hệ phân tán môi trường khí .......................................................84 
I. Sự tạo cấu thể. ...................................................................................................................84 
1. Phân biệt keo tụ với cấu thể..........................................................................................84 
2. Lý thuyết tổng quát về sự tạo cấu thể. ..........................................................................85 
3. Độ nạp không gian và số phối trí của khung cấu thể....................................................85 
4. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tạo cấu thể.......................................................................86 
5. Một số tính chất của cấu thể. ........................................................................................87 
II. Hệ phân tán môi trường khí. ............................................................................................87 
1. Đặc điểm.......................................................................................................................87 
2. Một số tính chất hoá keo của hệ. ..................................................................................88 
III. Bột và tính chất của nó. ..................................................................................................89 
Câu hỏi và bài tập .....................................................................................................................91 
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo 96 
 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Bộ môn Hóa lý: Giáo trình Hóa học chất keo, Khoa Hóa Đại học Tổng hợp Hà Nội, năm 
1972. 
2. Bộ môn Hóa học: Giáo trình Hóa lý thuyết, toàn tập, Trường Đại học Nông nghiệp I – Hà 
Nội, năm 1977. 
3. E. Wolfram : Koloidika , tom I; II; III, Budapest, 1976 
4. F. Damels, R. Alberty: Hóa lý (tiếng Việt dịch từ bản tiếng Nga), tập II, Nhà xuất bản Đại 
học và Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, năm 1972. 
5. J. Shaw: Introduction to Colloid and Surface Chemistry, Butterworth, London-Boston, 
1980. 
6. K. Shinoda, T. Nakagawa, B. Tamushi, T. Isemura: Koloidal surfactants, Acadimic Press 
New York and London, 1963 
7. Phan Xuân Vận: Hoá cơ sở lý thuyết, tập II, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên 
nghiệp Hà Nội, năm 1988. 
8. R. Sandor: Koloidika, Budapest, 1981 
9. S. Voiuscki ; Giáo trình hóa keo (tiếng Nga), Moskva, 1964 
10. Trần Văn Nhân; Nguyễn Thạc Sửu; Nguyễn Văn Tuế: Hóa lý, tập II, Nhà xuất bản Đại 
học và Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, năm 1985. 
11. Trần Văn Nhân: Giáo trình Hóa học chất keo, Khoa Hóa học trường Đại học khoa học tự 
nhiên Hà Nội, năm 2001.