Một nhóm học sinh nghiên cứu khoa học, khảo sát về cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của Silicagel. Từ những tham khảo và thí nghiệm khảo sát nhóm đã thu thập được các thông tin sau:
Dữ liệu 1: Silicagel loại dùng để hút ẩm có công thức hóa học là (SiO2.nH2O, n < 2) có cấu trúc gồm hàng triệu lỗ nhỏ li ti (micropores và mesopores). Diện tích bề mặt nội tại rất lớn: khoảng 700–800 m²/gram, đủ để “giữ” lại nhiều phân tử nước.
Dữ liệu 2: Silica gel hút ẩm có nhiều loại khác nhau, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể, phổ biến trên thị trường là: Hạt hút ẩm silicagel trong (WSG), hạt hút ẩm silicagel xanh (BSG), hạt hút ẩm silicagel cam (OSG).
Mỗi phát biểu bên dưới là đúng hay sai?
a) OSG thuộc loại chỉ thị acid – base thay đổi màu theo pH.
b) Dựa vào cấu trúc silicagel, khả năng hấp phụ lớn nước được giải thích dựa trên tổng diện tích bề mặt lớn và khả năng tạo liên kết cộng hóa trị giữa silicagel với các phân tử nước.
c) Loại BSG và OSG có dùng chỉ thị, hai loại này khi hấp phụ nước, hình thành phức chất aqua nên đổi màu, nhờ đó biết được mức độ hấp phụ, phát hiện nước.
d) Giá thành có sự chênh lệch khá lớn: loại WSG có giá rẻ nhất do không thêm chất chỉ thị; loại OSG giá đắt nhất do dùng chỉ thị an toàn, còn BSG chỉ thị chứa kim loại nặng, có nguy cơ độc hại nên giá thành vừa phải.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, OSG là chất hút ẩm và nó được trộn chất chỉ thị methyl violet với mục đích giúp người sử dụng biết nó đã hút no nước hay chưa thông qua màu sắc.
Methyl violet là chất chỉ thị acid – base với khoảng đổi màu ở pH cực thấp và rất hẹp (vì vậy methyl violet được dùng làm thuốc nhuộm chứ không phải chất chỉ thị). Khi OSG hút nước, nó sản sinh ra acid và khiến methyl violet đổi màu (rõ ràng acid của Si không thể tạo pH cực thấp để methyl violet đổi màu, vì vậy cơ chế đổi màu vẫn chưa được rõ).
Có những điểm chưa được làm rõ nhưng 1 chất chỉ cần hút nước đã đổi màu thì chất đó không thể làm chỉ thị acid – base!
(b) Sai, “liên kết cộng hóa trị với H2O” là không đúng. Các nhóm silanol -Si-O-H có liên kết hydrogen với H2O, với diện tích bề mặt rộng lớn cùng liên kết hydrogen, rất nhiều nước sẽ được giữ lại.
(c) Sai, BSG với chất chỉ chị CoCl2 đổi màu nhờ hình thành phức aqua, còn OSG đổi màu nhờ chất chỉ thị acid – base methyl violet.
(d) Đúng.
WSG rẻ nhất, an toàn nhất nhưng cũng mang nhược điểm lớn nhất là chưa hút nước hay đã hút nước nhìn không khác gì nhau.
BSG chứa chỉ thị CoCl2, là chất có khả năng gây ung thư và độc tính lâu dài.
OSG chứa chỉ thị methyl violet, không chứa kim loại nặng, khá an toàn nhưng vẫn cần thận trọng khi sử dụng (không ăn được).
Thông tin về OSG có bị vượt quá so với chương trình học không ạ, tại e đọc sgk nâng cao cũng chỉ nói tới methyl da cam và methyl đỏ; còn CoCl2 đổi màu do hình thành phức aqua thì có được học ạ