Tổng hợp thông tin cần biết về dung dịch keo

1. Dung dịch keo là gì?

Dung dịch keo (hệ keo, hệ phân tán keo) là những chất hỗn hợp được cấu tạo bởi các cao phân tử đồng nhất và không phải các hạt siêu vi hoặc tinh thể hòa tan trong một chất khác. Các hạt keo thường mang theo điện tích hấp thụ và có thể tách ra bằng phương pháp điện di. 

Bộ môn nghiên cứu hệ keo được mở đầu vào năm 1861 với các hoạt động nghiên cứu về tính chất, đặc điểm và các biến đổi của dung dịch keo. Các phần tử của chúng có kích thước từ một phần triệu cho tới vài phần nghìn milimet. Người ta gọi các hạt phân tán có kích thước trong khoảng này là nhũ tương keo, huyền phù keo, bọt keo, aerosol keo,... Ngày nay, hệ keo được ứng dụng sâu rộng trong nhiều mặt đời sống. 

2. Đặc điểm và cách điều chế dung dịch keo

Dung dịch keo có thể tìm thấy cả trong tự nhiên lẫn phòng thí nghiệm. Rất nhiều các chất quen thuộc như sữa, sữa chua, bơ, nhựa đường, bọt biển, sơn, … đều là hệ keo. Đặc điểm và cách điều chế chúng cụ thể dưới đây:

2.1 Đặc điểm

Đặc điểm của chúng phụ thuộc vào các hạt keo bên trong dung dịch. Các chất hệ keo đều có các tính chất sau:

• Dung dịch có khả năng phân tán ánh sáng tốt

• Khuếch tán ánh sáng rất chậm

• Hạt keo không lọt qua màng bán thấm hay còn gọi là khả năng thẩm tích

• Cấu trúc dung dịch không bền vững

• Có hiện tượng điện di do các hạt keo mang điện tích hấp thụ

Rất nhiều các chất quen thuộc như sữa, sữa chua, bơ, nhựa đường, bọt biển, sơn, … đều là hệ keo

2.2 Cách điều chế dung dịch keo

Có hai phương pháp chính thường được ứng dụng để điều chế dung dịch keo là phương pháp ngưng tụ và phương pháp phân tán. 

• Phương pháp ngưng tụ: người ta sử dụng các biện pháp để tập hợp các phần tử nhỏ thành các hạt keo có kích thước phù hợp với mục đích sử dụng

• Phương pháp phân tán: Chia nhỏ các hạt keo có kích thước lớn thành các hạt có kích thước nhỏ hơn bằng cách xay, nghiền, dùng hồ quang, siêu âm,...

Trong quá trình điều chế, chất keo thu được có thể không sạch do phải thêm các chất phụ như chất làm bền, chất làm đông,... hoặc nguyên liệu đã được dùng từ trước. Điều này làm ảnh hưởng tới các tính chất vốn có của hệ keo. Vì vậy cần có thêm bước tinh chế keo để tách các chất ảnh hưởng ra ngoài. Người ta thường dùng phương pháp siêu lọc hoặc phương pháp thẩm tích để tinh chế keo.

Tinh chế keo bằng phương pháp thẩm tích

3. Có các loại dung dịch keo nào?

Dung dịch keo được phân loại theo nhiều góc độ khác nhau, từ kích thước các phần tử, pha môi trường của hệ tới tương tác giữa các chất và môi trường. 

3.1 Phân loại theo kích thước của hạt phân tán

Các phần tử của chúng có kích thước từ một phần triệu cho tới vài phần nghìn milimet

Các hạt phân tán có kích từ một phần triệu cho tới vài phần nghìn milimet. Dựa vào đó, người ta chia hệ keo thành 3 loại:

• Hệ phân tán phân tử với các phần tử có kích thước rất nhỏ, dưới mức 10^-7 cm, là những ion và phân tử đơn giản

• Hệ phân tán keo có phần tử kích thước trung bình trong mức 10^-7-10^-4 cm. Chúng thường được gọi là hệ sol.

• Hệ phân tán thô có phần tử kích thước lớn 10^-4 cm. Hệ thô là hệ vi dị thể không bền vững

3. 2 Phân loại theo tương tác của hạt keo

Cách đặc tính tương phác giữa môi trường phân tán và hạt keo cũng phân loại chúng thành hai loại:

• Hệ keo kỵ nước: Gồm các hạt keo hầu như không liên kết với môi trường phân tán và có năng lượng bề mặt lớn. Hệ keo này rất phổ biến

• Hệ keo ưa nước: Gồm các hạt keo tương tác rất mạnh với môi trường phân tán, làm giảm năng lượng bề mặt đáng kể.

Cấu tạo hạt keo

4. Ý nghĩa thực tiễn của dung dịch keo trong đời sống

Dung dịch keo được ứng dụng trong nhiều mặt của cuộc sống. Dưới đây là một vài ý nghĩa thực tiễn của chúng:

4.1 Xử lý nước rác

Nước rác tối màu và có độ đục cao với rất nhiều cặn không tan. Các chất cặn này chủ yếu là tảo, xác vi sinh vật và chất hữu cơ. Chúng có lớp vỏ hydrat dày bao quanh. Dung dịch keo có cơ chế phá vỡ lớp vỏ hydrat của các chất cặn, quét kết tủa, từ đó lọc cặn trong nước rác. Cơ chế này là tiền đề cho nhiều loại chất cải thiện nước hồ cá tôm trong nuôi trồng thủy hải sản, làm sạch hồ bơi, và nhiều ứng dụng khác

Dung dịch keo có tác dụng xử lý nước rác

4.2 Điều chế dung dịch keo nano bạc

Dung dịch keo là thành phần của hợp chất thuốc keo nano bạc. Chúng chứa các hạt nano bạc tinh khiết siêu nhỏ phân tán trong nước. Các hạt này nằm lơ lửng trong nước cất hoặc các dung dịch khác. Trong y học, chúng là một giải pháp kháng khuẩn và diệt khuẩn truyền thống. Người ta dùng chúng để bôi ngoài da nhằm kháng khuẩn cho các vết mụn, nấm hoặc dùng băng bó vết thương tại chỗ. 

4.3 Bào chế thuốc trong y học

Nhũ tương và thuốc mỡ là hai dung dịch keo phổ biến được ứng dụng trong y học. Nhũ tương là chất hỗ trợ đưa thuốc vào cơ thể qua da, đường uống dễ dàng hơn với thuốc dạng dầu hoặc chất tan trong dầu. Bên cạnh đó, chúng giúp thuốc hấp thụ tốt hơn qua thành ruột non. Các loại thuốc bôi ngoài da như thuốc mỡ được ứng dụng cấu trúc nhũ tương nhiều nhất nhờ khả năng dẫn thuốc qua da tốt, giúp tăng hiệu quả trị liệu của sản phẩm

Dung dịch keo giúp thuốc hấp thụ tốt hơn qua thành ruột non

Trên đây là các kiến thức về dung dịch keo và ứng dụng của chúng trong đời sống. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các dung dịch khác, hãy truy cập vào website Đông Á để biết thêm thông tin nhé.