NGHIÊN CỨU VỀ HỆ KEO

1. KHÁI NIỆM HỆ PHÂN TÁN
2. Hệ phân tán

Định nghĩa

Hệ phân tán là hệ gồm có pha phân bố trong một môi trường phân tán. Pha phân tán bao gồm một hay nhiều chất được phân chia thành những tiểu phân có kích thước nhất định phân bố trong môi trường.

Những hệ phân tán có kích thước hạt vài micron được gọi là hệ vi dị thể. Hạt phân tán của hệ này không nhìn thấy bằng mắt nhưng có thể nhìn rõ bằng kính hiển vi, chúng có nhiều tính chất giống như tính chất của hệ keo.

Những hệ có kích thước hạt nhỏ hơn hệ keo được gọi là hệ siêu vi dị thể, hạt phân tán này không nhìn thấy bằng kính hiển vi thường.

Để dễ tính toán, thông thường người ta coi hạt phân tán có dạng hình khối lập phương hoặc hình cầu có kích thước d.

Trong hệ phân tán keo, nếu hạt phân tán có kích thước đồng nhất  thì được gọi là hệ đơn phân tán. Trường hợp này hiếm và chỉ tạo bằng phương pháp riêng đặc biệt.

Thực tế, hệ keo là hệ gồm nhiều loại hạt có kích thước khác nhau vì vậy hệ được gọi là đa phân tán có kích thước trung bình .

1. Phân loại hệ phân tán
   1. Phân loại hệ phân tán theo kích thước hạt

Căn cứ vào kích thước hạt phân tán, người ta chia hệ thành 3 loại:  hệ phân tán phân tử hoặc ion: có kích thước hạt phân tán bé hơn 10^-7 cm.

Hệ phân tán keo : có kích thước hạt phân tán từ 10^-7 -10^-5 cm.

Hệ phân tán thô : có kích thước hạt phân tán  lớn hơn 10^-5 cm.

                               10^-7cm                                                10^-5cm

Dung dịch thật                             Hệ keo                                                Hệ thô

Hình 1.1 Phân loại hệ phân tán theo kích thước hạt phân tán

Khi thay đổi kích thước hạt phân tán, ta có thể biến đổi hệ thô thành hệ keo và tiếp theo thành dung dịch thực.

Vd: Khi ngưng tụ hơi Natri kim loại trong benzene, ta thu được hệ phân tán keo natri trong benzene, mỗi hạt keo là tập hợp nhiều nguyên tử Na.

Ở đây pha phân tán là các tiểu phân keo, mỗi hạt keo gồm nhiều nguyên tử natri kết hợp lại và phân tán trong môi trường benzen.

Nếu cho Natri vào nước thì ta thu được hệ phân tán là dung dịch NaOH. Pha phân tán là ion Na⁺, OH^-, H⁺ và môi trường phân tán là nước.

Khi cho lưu huỳnh hòa tan trong cồn ta thu được dung dịch S trong cồn trong suốt, nhưng nếu dùng nước pha loãng dung dịch lưu huỳnh bão hòa trong cồn, ta được hệ keo gồm các tiểu phân lưu huỳnh có kích thước của hệ keo hoặc hệ thô phân tán trong môi trường nước.

Như vậy, khi phân tán một chất vào môi trường khác nhau, tùy theo trang thái phân tán mà ta có thể thu được những hệ khác nhau như: hệ thô, hệ keo hoặc dung dịch thật.

1. Phân loại hệ phân tán theo sự tương tác giữa các pha

Hệ keo thuận nghịch

Là những hệ keo mà khi bốc hơi môi trường phân tán, ta thu được những cắn khô và nếu những cắn khô này được phân tán trở lại vào môi trường phân tán cũ thì tạo thành hệ keo. Ví dụ khi phân tán agar, gelatin trong nước nóng hoặc cao su trong benzene ta thu được những hệ keo thuận nghịch.

Keo không thuận nghịch

Là những hệ keo khi bốc hơi dung môi, có cắn khô không trương nở khi tiếp xúc vơi môi trường phân tán cũ và không phân tán trở lại thành hệ keo. Ví dụ những keo lỏng của các kim loại, keo AgI và keo lưu huỳnh trong nước là những keo không thuận nghịch. Keo không thuận nghịch thường khó điều chế ở nồng độ cao, hệ keo dễ ngưng tụ khi bảo quản. Ngược lại, những hệ keo thuận nghịch thì có thể đạt được nồng độ cao và ít bị đông tụ khi thêm chất điện ly.

Keo thân dịch

Là những hệ keo mà tiểu phân của các pha phân tán dễ dàng phân tán và có áp lực mạnh mẽ với môi trường phân tán, nếu môi trường phân tán là nước, ta có keo thân nước. thường keo thân dịch có tính thuận nghịch, ví dụ keo thạch, agar keo gelatin.

Keo sơ dịch

Là những hệ keo mà tiểu phân cảu pha phân tán khó và không có ái lực với môi trường phân tán, với môi trường là nước ta có keo sơ nước. Thường keo sơ dịch không thuận nghịch như keo lưu huỳnh, keo AgI và keo kim loại.

Thường khi tăng nồng độ của pha phân tán, keo sơ dịch sẽ bị keo tụ còn keo thân dịch trở thành gel.

Gel là hệ phân tán trong đó các tiểu phân tán tương tác với nhau tạo ra một mạng cấu trúc nhất định, ràng buộc trong một mối liên kết và phân bố trong một môi trường phân tán, ví dụ gel thạch, gel alginate.