Giáo trình Hoá keo - Chương 3 pptx

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá keo …………………………………………………………………26

http://www.ebook.edu.vn 26

CHƯƠNG III

NĂNG LƯỢNG BỀ MẶT. SỰ HẤP PHỤ

Sự phân chia các chất rắn, lỏng, thành những hạt nhỏ đã tạo cho lớp bề mặt của các hạt

có tính chất khác với tính chất các lớp ở trong lòng hạt, đó là tính chất bề mặt biểu hiện bằng

sự hấp phụ …

Tính chất bề mặt là tính chất đặc trưng của các hệ phân tán dị thể, đặc biệt là các hệ

keo.

I. Năng lượng bề mặt và sức căng bề mặt

Do không cân bằng về lực tương tác phân tử, nên các phân tử ở bề mặt chất (rắn,lỏng)

chịu tác dụng của lực hút vào trong lòng chất.

Như vậy muốn đưa một phân tử chất từ trong lòng lên bề mặt phải tốn một năng lượng

để chống lại lực hút đó. Nói cách khác là mỗi phân tử ở bề mặt có một năng lượng lớn hơn so

với các phân tử ở trong lòng hoặc ở trong thể tích của chất.

Năng lượng dư của tất cả các phân tử ở bề mặt so với năng lượng trung bình của các

phân tử trong thể tích của chất được gọi là năng lượng tự do bề mặt, gọi tắt là năng lượng bề

mặt thường ký hiệu F.

Năng lượng bề mặt quy về một đơn vị diện tích bề mặt được gọi là sức căng bề mặt,

ký hiệu là σ. Về mặt nhiệt động học thì sức căng bề mặt đúng bằng trị số của công tạo ra 1

đơn vị diện tích bề mặt trong quá trịnh thuận nghịch đẳng nhiệt.

Trong hệ CGS, thử nguyên của σ là erg.cm-2 hoặc đyn.cm-1 nhưng trong hệ SI, thi thư

nguyên của σ là J.m-2 hoặc N.m-1 . Từ đó có định nghĩa về sức cứng bề mặt như sau: Sức

cứng bề mặt là lực tác dụng trên một đơn vị chiều dài bề mặt phân chia 2 pha để chống lại sự

kéo căng bề mặt.

Ví dụ: Ở 200

C, σH2O = 0,07275J.m-2 hoặc 0,07275N.m-1

Sức căng bề mặt là kết quả của lực tương tác phân tử, nên nó phụ thuộc bản chất của

chất và nhiệt độ. Ở cùng một nhiệt độ thì:

σhợp chất ion > σhợp chất phân cực > σhợp chất không phân cực.

σchất rắn > σchất lỏng.

Bảng III.1: Sức căng bề mặt của một số chất lỏng và chất rắn trên giới hạn với không khí

Tên chất t(0

C) σ× 103

(N.m-1) Tên chất t(0

C) σ× 103

(N.m-1)

Hydro(lỏng)

Oxy(lỏng)

Ête êtylic(lỏng)

Hecxan(lỏng)

Êtylic(lỏng)

Clorofooc(lỏng)

-252

-198

20

20

20

20

2

17

17

18,5

21,6

27,1

Bezen (lỏng)

Nước (lỏng)

Thuỷ ngân (lỏng)

Thiếc (lỏng)

PbF2 (rắn)

Ba504 (rắn)

20

20

20

920

920

25

28,9

72,75

485

510

900

1250

Bề mặt chất lỏng là đồng nhất, nên năng lượng bề mặt của chất ở mọi điểm như nhau.

Đối với chất rắn, mật độ phân tử cạnh, góc và ở trên bề mặt không bằng nhau, nên năng lượng

bề mặt ở các điểm là khác nhau. Nói cách khác, bề mặt chất rắn không đồng nhất về năng

lượng, nên sức căng bề mặt của chất chỉ có giá trị trung bình.