Hệ Keo – Wikipedia Tiếng Việt

Vật lý vật chất ngưng tụ
Pha · Chuyển pha * QCP
Trạng thái vật chấtChất rắn · Chất lỏng · Chất khí · Ngưng tụ Bose–Einstein · Khí Bose · Ngưng tụ Fermion · Khí Fermi · Chất lỏng Fermi · Siêu rắn · Siêu lỏng * Tinh thể thời gian
Hiện ứng phaTham số thứ bậc · Chuyển pha
Pha điện tửLý thuyết vùng năng lượng * Plasma * Cấu trúc dải điện tử · Chất cách điện · Chất cách điện Mott · Chất bán dẫn · Bán kim loại · Chất dẫn điện · Chất siêu dẫn · Hiệu ứng nhiệt điện · Áp điện · Sắt điện
Hiệu ứng điện tửHiệu ứng Hall lượng tử · Hiệu ứng Hall spin · Hiệu ứng Kondo
Pha từNghịch từ · Siêu nghịch từ Thuận từ · Siêu thuận từSắt từ · Phản sắt từMetamagnet · Spin glass
Giả hạtPhonon · Exciton · PlasmonPolariton · Polaron · Magnon
Vật chất mềmChất rắn vô định hình * Hệ keo · Vật liệu hạt · Tinh thể lỏng · Polyme
Nhà khoa họcMaxwell · Einstein · Onnes * Laue * Bragg * Van der Waals · Debye · Bloch · Onsager · Mott · Peierls · Landau · Luttinger · Anderson · Bardeen · Cooper · Schrieffer · Josephson · Kohn · Kadanoff · Fisher và nhiều người khác...
x t s

Hệ keo, còn gọi là hệ phân tán keo, là một hệ thống có hai thể của vật chất, một dạng hỗn hợp ở giữa hỗn hợp đồng nhất và hỗn hợp không đồng nhất.

• Trong một hệ phân tán keo, các giọt nhỏ hay hạt nhỏ của một chất, chất phân tán, được phân tán trong một chất khác, môi trường phân tán.
• Trong một hệ keo cao phân tử, các chất cao phân tử được phân tán trong một trường đồng nhất (môi trường phân tán).

Rất nhiều chất quen thuộc bao gồm cả bơ, sữa, kem sữa, các aerosol (Ví dụ như sương mù, khói sương (tiếng Anh: Smog, kết hợp của từ smoke và fog), khói xe), nhựa đường, mực, sơn, bọt biển đều là hệ keo. Bộ môn nghiên cứu về hệ keo được nhà khoa học người Scotland Thomas Graham mở đầu vào năm 1861.

Các hạt phân tán trong một hệ keo có kích thước từ 0,001 đến 1 micrômét. Một số tài liệu khác định nghĩa là các hạt keo có kích thước không nhìn được bằng kính hiển vi quang học thông thường, tức là các hạt keo có kích thước lớn nhất vào khoảng 0,1 micrômét. Các hệ phân tán với kích thước hạt phân tán nằm trong khoảng này gọi là aerosol keo, nhũ tương keo, bọt keo, huyền phù keo hay hệ phân tán keo. Hệ keo có thể có màu hay mờ đục vì hiệu ứng Tyndall, là sự tán xạ ánh sáng bởi các chất phân tán trong hệ keo.

Phân loại

[sửa | sửa mã nguồn]

Thường các hệ keo được phân loại theo trạng thái vật lý của môi trường phân tán và của các hạt keo:

		Chất phân tán
		Khí	Lỏng	Rắn
Môi trường phân tán	Khí	Không có: tất cả các khí đều có thể hòa tan được	Aerosol lỏng (khí dung), Ví dụ: Sương mù	Aerosol rắn, Ví dụ: Bụi, Khói xe
	Lỏng	Bọt, Ví dụ: Kem sữa đánh đặc	Nhũ tương, Ví dụ: Sữa, máu	Sol (Dung dịch keo), Ví dụ: Sơn, mực
	Rắn	Bọt rắn, Ví dụ: Polystyrene, đá bọt	Gel, Ví dụ: Gelatin, mứt, pho mát, ngọc mắt mèo	Sol rắn (Dung dịch keo rắn), Ví dụ: Thủy tinh Ruby

Ngoài ra còn có cách phân biệt các hệ keo theo đặc tính tương tác giữa chất phân tán và môi trường phân tán: kỵ nước hay ưa nước.

• Kỵ nước: được đặc trưng bởi tương tác yếu giữa chất phân tán và môi trường phân tán, năng lượng bề mặt lớn. Đây là dạng hệ keo phổ biến.
• Ưa nước: được đặc trưng bởi tương tác mạnh giữa chất phân tán và môi trường phân tán, làm giảm năng lượng bề mặt.

Tương tác giữa những hạt keo

[sửa | sửa mã nguồn]

Các hạt keo thường có kích thước lớn nên không bị tác động của hiệu ứng lượng tử. Mặc dầu vậy chúng đủ nhỏ để có thể bị tác động bởi các chuyển động nhiệt trong hệ keo.

Các lực sau đây đóng vai trò quan trọng trong tương tác giữa những hạt keo:

• Lực đẩy hạt rắn: Thường các hạt keo là các chất rắn, vì thế hai hạt keo không thể ở gần nhau hơn là tổng số bán kính của chúng.
• Tương tác tĩnh điện: Hạt keo có thể mang khả năng tích điện. Lực tương tác Coulomb tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Mặc dầu vậy, nếu có hạt phân tán tích điện ngược với hạt keo, chúng sẽ tích tụ chung quanh hạt keo và chắn các lực tương tác này.
• Lực Van der Waals: Nếu chỉ số khúc xạ của các hạt keo khác với chỉ số khúc xạ của môi trường phân tán chúng sẽ bị hút theo thế năng của lực van der Waals tỉ lệ với r − 6 {\displaystyle r^{-6}} .
• Lực entropy: Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, một hệ thống có thể đi đến trạng thái có entropy cực đại. Điều này có thể dẫn đến các lực có hiệu quả ngay cả giữa những khối rắn.

Độ bền

[sửa | sửa mã nguồn]

Một hệ keo được gọi là hệ keo bền khi các hạt keo không lắng xuống đáy của môi trường phân tán và không kết dính lại với nhau. Ổn định không gian và ổn định tĩnh điện là hai phương pháp chính để ổn định một hệ keo. Ổn định tĩnh điện dựa trên lực đẩy tương tác giữa những phần tử có cùng điện tích. Các thể khác nhau thường có tính hấp thụ điện khác nhau, vì thế mà tạo thành hai lớp tích điện trên mọi bề mặt. Các hạt keo có kích thước nhỏ dẫn đến tỷ lệ bề mặt rất lớn (so với thể tích của hạt keo) nên hiệu ứng này được tăng cường rất nhiều trong các hệ keo. Trong một hệ keo bền, trọng lượng của chất phân tán rất nhỏ nên lực đẩy của chất lỏng hay động năng không đủ lớn để vượt qua được lực đẩy tĩnh điện giữa các lớp tích điện của môi trường phân tán. Hạt keo có tích điện có thể quan sát thấy bằng cách đưa hệ keo vào một điện trường: tất cả các hạt đều đi về cùng một điện cực và vì thế phải có cùng điện tích.

Sự phá vỡ một hệ keo gọi là đông tụ hay keo tụ, có thể thực hiện bằng cách đun nóng hay cho thêm chất điện phân. Đun nóng sẽ làm tăng vận tốc của các hạt keo, làm cho chúng có đủ năng lượng xuyên qua lớp cản và kết hợp lại với nhau. Vì được lặp lại nhiều lần, các hạt keo lớn đủ để lắng xuống. Chất điện phân được thêm vào sẽ trung hòa các lớp ion trên bề mặt các hạt keo.

Hệ keo như là mô hình cho nguyên tử

[sửa | sửa mã nguồn]

Trong vật lý hệ keo là một hệ mô hình thú vị cho các nguyên tử. Ví dụ như sự kết tinh và chuyển đổi trạng thái đều có thể quan sát được

• Có thể tạo hình tương tác giữa những hạt keo. Vì thế mà có thể mô phỏng được năng lực nguyên tử (tiếng Anh: Atomic potential).
• Hạt keo lớn hơn nguyên tử rất nhiều và vì thế có thể quan sát được bằng kính hiển vi.
• Vì có kích thước lớn nên tốc độ khuếch tán của các hạt keo chậm hơn. Các quá trình như kết tinh, xảy ra khoảng vài picôgiây trong các hệ nguyên tử, đủ chậm để có thể được quan sát một cách chi tiết.
• Hạt keo quá lớn để có thể bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng lượng tử một cách đáng kể, vì thế nên động lực học của chúng dễ hiểu hơn là của các nguyên tử.

Hệ keo trong sinh vật học

[sửa | sửa mã nguồn]

Đầu thế kỷ 20, trước khi enzim học phát triển, hệ keo được xem như là chìa khóa cho các tác dụng của enzim; Ví dụ cho thêm một lượng nhỏ enzim vào một lượng nước sẽ làm thay đổi tính chất của nước, phá hủy chất nền (tiếng Anh: Substrate) đặc trưng của enzim như dung dịch của ATPase phá hủy ATP. Chính sự sống cũng đã có thể được giải thích bằng các tính chất chung của tất cả các chất keo tạo thành một sinh vật. Tất nhiên là từ khi sinh vật học và sinh hóa học phát triển, lý thuyết hệ keo được thay thế bởi lý thuyết cao phân tử, xem enzim như là một tập hợp của nhiều phân tử lớn giống nhau, hoạt động như các bộ máy rất nhỏ, chuyển động tự do giữa những phân tử nước trong dung dịch và hoạt động riêng lẻ trên các chất nền, không bí hiểm hơn một nhà máy chứa đầy những cỗ máy. Tính chất của nước trong hệ keo không bị thay đổi, khác với những thay đổi thẩm thấu đơn giản mà nguyên nhân có thể là sự hiện diện của một chất được hòa tan trong nước.

Đọc thêm

[sửa | sửa mã nguồn]

• Hóa keo

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Hệ keo.

Tham khảo

[sửa | sửa mã nguồn]

Tiêu đề chuẩn	BNF: cb119764910 (data) GND: 4164695-2 LCCN: sh85028453 LNB: 000111967 NDL: 00566640 NKC: ph121722

x t s Trạng thái vật chất
Trạng thái	Rắn Lỏng Khí / Hơi Plasma
Năng lượng thấp	Ngưng tụ Bose-Einstein Ngưng tụ Fermion Vật chất suy biến Hall lượng tử Vật chất Rydberg Vật chất lạ Siêu lỏng Siêu rắn Vật chất photon
Năng lượng cao	Vật chất QCD Ô mạng QCD Quark–gluon plasma Chất lưu siêu tới hạn
Các trạng thái khác	Chất keo Thủy tinh Tinh thể lỏng Quantum spin liquid Vật chất lạ Vật chất lập trình Vật chất tối Phản vật chất Trật tự từ tính Phản sắt từ Feri từ Sắt từ String-net liquid Siêu thủy tinh
Chuyển pha	Sự sôi Nhiệt độ bay hơi Ngưng tụ Đường tới hạn Điểm tới hạn Kết tinh Ngưng kết Bay hơi Bay hơi nhanh Đông đặc Ion hóa Điện ly Điểm Lambda Nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy Tái tổ hợp Tái đóng băng Chất lỏng bão hòa Thăng hoa Siêu lạnh Điểm ba Hóa hơi Thủy tinh hóa
Đại lượng	Nhiệt nóng chảy Nhiệt thăng hoa Nhiệt hóa hơi Ẩn nhiệt Ẩn nội năng Trouton's ratio Volatility
Khái niệm	Binodal Chất lỏng áp lực Cooling curve Phương trình trạng thái Hiệu ứng Leidenfrost Macroscopic quantum phenomena Hiệu ứng Mpemba Order and disorder (physics) Spinodal Siêu dẫn Hơi siêu nhiệt Quá sôi Hiệu ứng nhiệt điện môi
Danh sách	Danh sách trạng thái vật chất