Giáo trình Hoá keo - Chương 2

TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VÀ SỰ KHUẾCH TÁN ÁNH SÁNG CỦA CÁC HỆ KEO Sau những nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm, người ta đã khẳng định rằng thuyết động học phân tử có thể áp dụng được cho tất cả các hệ có hạt tương đối nhỏ có thể tham gia vào chuyển động nhiệt. Đó là những hệ chứa các hạt có kích thước của những hạt keo. Như vậy các hệ keo có tính chất giống các dung dịch thật như: sự khuyếch tán, sự thẩm thấu, tính nhớt … Sự khuếch tán...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Hoá keo - Chương 2 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………13 CHƯƠNG II TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VÀ SỰ KHUẾCH TÁN ÁNH SÁNG CỦA CÁC HỆ KEO Sau những nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm, người ta đã khẳng định rằng thuyết động học phân tử có thể áp dụng được cho tất cả các hệ có hạt tương đối nhỏ có thể tham gia vào chuyển động nhiệt. Đó là những hệ chứa các hạt có kích thước của những hạt keo. Như vậy các hệ keo có tính chất giống các dung dịch thật như: sự khuyếch tán, sự thẩm thấu, tính nhớt … Sự khuếch tán ánh sáng của hệ keo cũng là một bằng chứng cho thấy tính động học phân tử của hệ keo. I. Tính động học phân tử 1. Chuyển động Brao (Brown) Chuyển động hỗn loạn của các hạt phân tán keo được gọi là chuyển động Brao. Theo thuyết động học phân tử, chuyển động Brao được giải thích như sau: Chuyển động hỗn loạn của hạt keo ngoài nguyên nhân do chính bản thân chuyển động nhiệt của nó gây ra, thì sự va chạm xô đẩy hỗn loạn của các phân tử môi trường (vốn là chuyển động nhiệt) đóng vai trò chủ yếu. Hạt phân tán có kích thước nhỏ, nên số va chạm xẩy ra theo các phần khác nhau rất không đều nhau. Kết quả là hạt bị xô đẩy về phía này về phía nọ, nên chiều chuyển động của hạt bị thay đổi rất nhanh. Vậy, bản chất chuyển động Brao là chuyển động nhiệt, là chuyển động động học của các phân tử. Rất khó quan sát đường đi thực của hạt và không thể đo được tốc độ chuyển động của hạt. Hình II.1. Vẽ sơ đồ quỹ đạo tượng trưng của một hạt khi quan sát chuyển động Brao của nó từ A đến B theo phương x, chiều chuyển dời của hạt từ vị trí này đến vị trí khác được quy ước biểu diễn bằng một đoạn thẳng. B M N A x Hình II.1. Sơ đồ tượng trưng chuyển động Brao của một hạt từ A đến B. Nếu gọi Δ là độ rời trung bình của hạt thì Δ tính theo công thức: Δ2 + Δ22 + ... + Δ2n Δ= 1 (II.1) n Δ2 , Δ22 …. là các bình phương hình chiếu của các đoạn AM, MN… trên trục x, mà hạt 1 đã di chuyển được trong cùng khoảng thời gian t http://www.ebook.edu.vn 13 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………14 Để diễn tả sát hơn chuyển động Brao trong không gian người ta dùng giá trị độ dời trung bình bình phương Δ2 trong thời gian t Dựa vào thuyết động học phân tử Anhstanh (Einstein) đã thiết lập được công thức. Δ2 =2 Dt (II.2) D: hệ số khuếch tán của hệ 2. Sự khuếch tán Nếu trong hệ có hiện tượng không đồng đều về mật độ hay nồng độ hạt phân tán thì có sự di chuyển các hạt từ vùng nồng độ cao tới vùng nồng độ thấp hơn (để san bằng nồng độ), chúng ta nói là có sự khuyếch tán. Định luật Fich I (Fick1) về sự khuyếch tán phân tử ở dạng công thức như sau: dC dm = − D Sdt (II.3) dx m: lượng chất khuếch tán D: hệ số khuếch tán của hệ dC : gradien nồng độ dx S: bề mặt thẳng mà hạt khuếch tán qua t: thời gian dC < 0 ), nên phải đặt dấu trừ vào vế Sự khuếch tán xẩy ra theo chiều nồng độ giảm ( dx dC phải của phương trình để cho dm>0. Trường hợp không thay đổi theo thời gian chúng ta dx có: dC m = −D St (II.4) dx dC = − 1 , S = 1 , t = 1 thì m = D. Vậy, hệ số khuếch tán là lượng chất chuyển Nếu dx qua một đơn vị thiết diện thẳng trong một đơn vị thời gian khi grdien nồng độ bằng -1. Trong hệ CGS thì thứ nguyên của D là cm2.s-1 Theo Anhstanh: RT (II.5) D= . N0B B: hệ số ma sát của hạt trong môi trường phân tán. Các kí hiệu R, T và N0 xem phần phụ lục ở cuối cuốn sách Đối với hạt phân tán cầu bán kính r, môi trường của hệ có độ nhớt η thì th ...