1.1. Anyagi rendszerek csoportosítása.

Átírás

1 1.1. Anyagi rendszerek csoportosítása. A minket körbevevő világban, változatos formájú, megjelenésű és tulajdonságú anyagok láthatóak, találhatóak. Az anyagi rendszereket osztályoztathatjuk általánosan, részecskék méretének és eloszlásának figyelembevétele alapján, illetve a halmazállapot szerint is. Csoportosításuk általánosan: Anyagok Tiszta anyagok Keverékek (elegyek Elemek Vegyületek Fémek Például : Vas,réz,ezüst Nem fémek Például: jód,szén,kén Szerves Például: Ecetsav CH3-COOH Szervetlen Például: Kénsav H2SO4 1. táblázat 1 Csoportosításuk anyagi rendszereket felépítő részecskék nagysága szerint: Anyagok Homogén rendszer Heterogén rendszer Elemek Vegyületek Elegyek Kolloid rendszer Durva diszperz rendszer Egy komponensből állnak Több komponensből állnak 1nm. kisebb 1-500nm. között 500nm. felett 2. táblázat 2 Elemek: Azonos rendszámú atomokból felépülő anyagok, molekulák. Vegyületek: Különböző rendszámú atomokból épülnek fel. Elegyek: Több kémiai komponensből épül fel. Homogén rendszer A homogén rendszerekben diszpergált* 3 részecskék nagysága, 1 nanométernél (10-9 m) kisebb, a rendszerben nincsenek határfelületek- egyetlen fázis** 4 építi fel. A homogén rendszerek lehetnek egy vagy kétkomponensűek*** 1 táblázat: Anyagi rendszerek csoportosítása általánosan 2 táblázat: Csoportosításuk anyagi rendszereket felépítő részecskék nagysága szerint 3 * Diszpergál jelentése: aprít; összefüggő anyag felületét megnöveli (szilárd anyagot tör, zúz; gázokat buborékosít) diszperziót, diszperz rendszert hoz létre. Forrás: **Fázis jelentése: Tartomány. Forrás: Bodonyi Ferenc- Dr. Pitter György: Kémiai összefoglaló- Műszaki könyvkiadó, 1993

2 Kozmetikai szempontból az elegyeknek van jelentőségük. A gyakorlati munkánk során sokszor használjuk az elegyeket, és mivel ezek részecske nagysága 1 nm. alatt van ezért valódi oldatoknak is nevezzük őket. Pl.: az arcszeszek, bórvíz, hipotóniás oldat. A valódi oldat komponensei átjutnak a szemipermábilis hártyán keresztül és egyenletesen oszlanak el az oldott anyag molekulái az oldott anyagban, nincs határfelület. A fény a valódi oldatokon átmegy (egy része elnyelődhet), fény irányára merőleges irányból nézve nem látunk semmit. Kolloid rendszerben a diszpergált részecskék nagysága 1-500nm között van. Kolloid oldatok jellemző tulajdonsága, a Tyndall- jelenség. Kolloid oldatokat (szolokat, géleket) oldalról megvilágítva, láthatjuk, hogy a diszpergált részecskéken a fény szóródik, ezt nevezzük Tyndall- jelenségnek. 1. ábra Tyndall - jelenség 5 Lézer pontmutató fényével világítsunk át réz-szulfát- és vas (III)- hidroxid-oldatot. A vas (III)- hidroxid-oldat Fe(OH) 3 kocsonyás csapadékot alkot és ebben a lézer útja jól megfigyelhető. A réz-szulfát- CuSO 4 - valódi oldat és abban nem látható a fénysugár. A kozmetikai gyakorlatban nagy jelentőségük van a kolloidoknak. A kolloidok tulajdonságai miatt átmenetet képeznek a valódi oldatok és a heterogén rendszerek tulajdonságai között. A kolloid oldatokban lassabban megy végbe a diffúzió és az ozmózis nyomás pedig gyengébb mint a valódi oldatokban. Ennek oka, hogy a részecskék nagyobbak a kolloid oldatokban. A szűrőpapiron a 1-500nm nagyságú részecskék átmennek, azonban a sejthártya ( féligáteresztő hártya) nem engedi át a diszpergált anyagot. Kivétel az ezüst-, és az arany kolloid! 5 1 ábra forrása:

3 2. Az atom 2.1. Az atom felépítése Az atom pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronokból áll. Az atom atommagból és elektronburokból álló semleges kémiai részecske. Az atommag pozitív töltésű protonból és a semleges neutronból épül fel. A protonokat és a neutronokat közös néven nukleonoknak nevezzük. Az atomtömeg egysége a 12 C szénizotóp atomtömegének 12-ed része. Elektron: Az elektron egységnyi negatív töltéssel rendelkező elemi részecske Jele: (e-) Proton : A proton egységnyi pozitív töltéssel rendelkező elemi részecske Jele: (p+) Neutron: A neutron semleges elemi részecske Jele: (n o ) 2. ábra Az atom felépítése 6 Az atomot felépítő elemi részecskék atommag Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o ) Nukleonok elektron felhő Elektron, Jele: (e-) 3. táblázat 7 Az atomok periódusos rendszerben elfoglalt helyének sorszáma a rendszám. Rendszám = Protonok száma = Elektronok száma A protonok és neutronok számának összege a tömegszám. Tömegszám = Protonok + Neutronok = Nukleonok száma 6 4. ábra Forrás: táblázat: Az atomot felépítő elemi részecskék csoportosítása

4 Tömegszám = a nukleonok száma. Az azonos rendszámú, de különböző tömegszámú atomok az adott elem izotópatomjai. Az adott elem izotópatomjai tehát a neutronok számában különböznek egymástól. Az atomok különböző mértékben vonzzák az elektronokat, illetve tudják megtartani azokat. Az atomoknak ezt a képességét elektronegativitásnak hívjuk. Jele: EN. Az atomok elektronvonzó képességét a periódusos rendszerben feltüntetik. A legnagyobb elektronegativitású elem a fluor, az ő elektronegativitásának értéke 4. A legkisebb elektronegativitású elem pedig a cézium, amelynek értéke 0, Periódusos rendszer A periódusos rendszer, a kémiai sajátosságok különböző formáinak az osztályozásához, rendszerezéséhez és összehasonlításához hasznos segédeszköz. Dimitrij Ivanovics Mengyelejev 1869-ben megalkotta első, saját rendszerét, melyben az elemeket, melléjük a tömegüket tüntette fel. Tömeg szerint növekvő sorrendbe írta az elemeket, a hasonló viselkedésűeket egymás mellé. Mengyelejev mindig új sort kezdett a táblázatban, a hasonló tulajdonságú elemek egymás alá kerüljenek. A periódusos rendszer függőleges oszlopait csoportnak nevezzük, I-től VIII-ig számozzuk. I. Alkálifémek II. Alkáli földfémek III. Fölfémek IV. Szén csoport elemei V. Nitrogén csoport elemei VI. Oxigén csoport elemei VII. Flór csoport elemei VIII. Nemesgáz csoport elemei A periódusos rendszer vízszintes sorait periódusnak nevezzük, a hidrogén atomtól (1) számozzuk 118 számú Ununoktium- ig.. 3. Kémiai kötések

5 Kémiai kötés: Az atomok és az atomcsoportok között kialakuló kapcsolat. Ez által a rendszer minimális energiájú állapotba jut, mint a nemesgázok. Ez kétféleképpen jöhet létre, elektronok leadásával és felvételével (ionkötés) illetve közös elektronok kialakításával (kovalens -, fémes kötés). Az így kialakult kötéseket elsőrendű kötéseknek nevezzük. Elsőrendű kötések: azok a kötések, amelyek kialakulása során a kapcsolódó atomok vegyértékhéj-szerkezete megváltozik. Másodrendű kötések: azok a kötések, amelyek az anyagi halmazok részecskéi, molekulái, ionjai között alakulnak. A kémiai kötéstípusok csoportosítása Elsődleges kötések (atomok között) Másodlagos kötések (molekulák között) Kovalens Fémes Ionos Hidrogénkötés Dipólusos Van der Waals Nem fémek Fémek, félfémek Nem fémek és fémek között Molekulák között 1. A víz A víz poláris molekulák folyékony halmaza. A víz két hidrogénből és egy oxigénből áll. 3. ábra A víz kémiai tulajdonságai Kémiai értelemben a víz hidrogén (H+) és hidroxid (OH-) ionokból áll. Összegképlete: H 2O A hidrogén és az oxigén poláris kovalens kötéssel (első rendű kötés) kapcsolódik egymáshoz. Mivel az elektronok a nagyobb elektronegativitású oxigén felé tolódnak el, így az oxigénatom negatívabb, mint a hidrogénatomok. A molekula aszimmetriája miatt a pozitív és a negatív töltések súlypontja nem esik egybe, a molekula dipólus. 8 Forrás: keplet_h2o.gif

6 +4 4. ábra. A víz dipólus molekula 9 A dipólus molekula jelölése: 5. ábra 10 Két vízmolekula között, dipólus kötés és hidrogénkötés (másodrendű kötések) alakul ki. 6. ábra 11 Dipólus kötés A dipólus kötésben résztvevő molekulákban a töltés elosztás nem egyenletes, a molekulák az egymással az ellentétes töltésű részeikkel kapcsolódnak egymáshoz.(4. ábra) A hidrogénkötés vagy más néven a hidrogénhíd-kötés poláris molekulák között létrejövő kötés. P. A hidrogénkötés a vízben, az egyik molekula hidrogénatomjának és az másik molekula oxigén atomjának, nagy elektronegativitású atomjának nem kötő elektronpárja között jön létre. 9 Forrás: Forrás: Forrás:

7 Egy vízmolekula másik négy vízmolekulával tud kötést létesíteni. A kozmetikai gyakorlatban nagyon fontosa ph A kozmetikai gyakorlatban savas és lúgos kémhatású anyagot is használunk. A bőr ph - ja 5,5-6,5 között van, amennyiben a kezelés során ettől eltérő kémhatású anyagot használunk, mindig vissza kell állítani az eredeti ph értéket. A víz kismértékben anionra és kationra disszociál: H 2O + H 2O H 3O + (oxónium-ion)+ OH- (hidroxid- ion) Ez az egyensúly mindig fennáll tiszta vízben, ezért erre felírhatunk egy egyensúlyi állandót: [ ] [ ] [ ] A vízmolekulák koncentrációja nem változik meg számottevően. Így a víz koncentrációját - 25 C-on- szintén állandónak mondjuk, mert a disszociált vízmolekulák száma elhanyagolható. Ezért felírható: [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 1 ph egység változás 10-szeres H 3O + koncentráció-változást jelent Savas Semleges Lúgos A koncentráció alapján, ha ph=7,00- semleges, savas oldatokban ph<7,00, a lúgos kémhatású oldatokban ph>7, A víz fizikai tulajdonságai A víz kis mennyiségben átlátszó, nagy mennyiségben kék, mert tiszta vízben a kék színű fénysugarak jutnak a legmélyebbre. A természetes víz szagtalan, azonban a benne oldott anyagok ezt a tulajdonságát megváltoztathatják. (Lásd: gyógyvizek) A víznek viszonylag nagy: - az olvadás-, és forráspontja (légköri nyomáson 0 o C illetve 100 o C) - a fajhője és párolgáshője- ezért tudunk jól hűteni és fűteni vele

8 - a vízben oldott sók, a fagyáspontot csökkentik. (Na, K, Ca, Mg, illetve a HCO 3, CO 3 és a SO 4 ) A víz sűrűsége 4 C - on a legnagyobb. A víz mind a három halmazállapotban megtalálható: szilárd, folyékony és gáz A víz élettani tulajdonságai Az emberi szervezet vízháztartását idegi és hormonális mechanizmusok szabályozzák. A víz biztosítja a sejtek anyagcseréjét- ozmózis, diffúzió- a tápanyagok oldódását és felszívódását és szerepet játszik a szervezet méregtelenítésében. Szabályozza a vérnyomást, a vérkeringést, biztosítja a szervezet optimális hőmérsékletét. A napi vízszükséglet 2 liter és 2,5 liter között van. A fizikai terhelés növekedésével a napi vízfogyasztást növelni kell. A vízfelvétel a tápanyagokkal és a folyadék bevitellel jut a szervezetünkbe. A vízleadás természetes kiválasztódás útján- verejték, vizelet, légzéstörténik. Ozmózis: A sejt cellula az élő szervezet alapvető szerkezeti és működési egysége, amely képes az önálló anyag cserefolyamatokra és a szaporodásra. A sejtet a külvilágtól a sejtmembrán- sejthártya - határolja el. A sejthártya egy féligáteresztő- szemipermiábilis- hártya. Azt a folyamatot, amikor a hígabb koncentrációjú oldat, a féligáteresztő hártyán keresztül átáramlik a sűrűbb koncentrációjú oldat felé ozmózis folyamatnak nevezzük Ez a folyamat mindig egyoldalú diffúzió - mert mindig a hígabb oldat áramlik a sűrűbb koncentrációjú oldat felé. 7. ábra 12 Az ozmózis következtében a nagyobb koncentrációjú oldat felhígul, térfogata megnő 12 forrás: Fájl:Ozmozis.svg- wikipédia

9 Azt a nyomást, ami a folyamat közben a sejthártyára ki kell fejteni, hogy ez a dinamikus egyensúly megvalósuljon, ozmózisnyomásnak nevezzük. Ha a nyomás nagyobb, mint az egyensúlyt biztosító nyomás, akkor az oldószer ellentétes irányú áramlása alakul ki, ezt a jelenséget nevezzük fordított ozmózisnak (dehidratáció) Segítségükkel a szervezet könnyen hidratálható. Azokat az oldatokat, amelyek koncentrációja nagyobb, mint az izotóniás oldatoké- hipertóniás oldatoknak nevezzük. Ezeket az oldatokat akkor használjuk, ha a szervezetet nagy vízveszteség éri, vagy energiára van szüksége.(lázas betegségnél hipertóniás oldatot kap infúzióban a beteg.) Azokat az oldatokat, amelyek koncentrációja kisebb mint az izotóniás oldatoké, hipotóniás oldatoknak nevezzük. ( A túl sós ételek után, ezért lép fel szomjúság.) 1.4. víz kozmetikai felhasználása A víz poláris anyagok vízben oldódó anyagok- oldószere. Ezért a kozmetikai gyakorlatban leggyakrabban oldószerként használjuk. 4. táblázat A víz kozmetikai felhasználása Halmazállapot: Szilárd: jég Folyadék: víz Gáz: Gőz Felhasználása: Krio terápia Meleg: Hideg: - borogatás - tonizálás - - masszázs - nyugtatás - frissítő permet Bőrre gyakorolt Nyugtató, Puhító, lazító Tonizáló, frissítő, hatása: gyulladáscsökkentő hűsítő. A hideg- meleg együttes alkalmazása az érfalakat tornáztatja és a bőrt edzi. Puhítás Segít a comedók könnyebb eltávolításában 1.5. Kozmetikában használt vizek Csap vizet (Aqua communis) a kozmetikai gyakorlat során, a benne levő vízkeménységet okozó sók miatt nem használhatunk. Az emulziókat fázisokra bontja, a bőrt irritálhatja. Az elektrokozmetikai gépeket a lerakodó vízkő balesetveszélyessé teszi. Változó vízkeménységet okozó sók: Kálcium- hidrokarbonát- Ca(HCO 3) 2 és a magnéziumhidrokarbonát- Mg(HCO 3) 2. Állandó vízkeménységet okozó sók: kalcium-szulfát (CaSO 4), magnézium-szulfát (MgSO 4), kalcium-klorid (CaCl 2) és magnézium-klorid (MgCl 2) A változó -, és állandó vízkeménységet okozó sókat együtt: összes vízkeménységet okozó sóknak nevezzük. 5. táblázat Kozmetikában használt vizek csoportosítása Természetes vizek Mesterséges vizek

10 Édes víz Sós víz Ásványvíz - desztillált víz - Aqua destillata A vízkeménységet okozó sók miatt nem használják kozmetikában Az utóbbi években számos kozmetikum alapanyaga. - Szénsavas - tiszta szénsavas - alkalikus - földes-meszes - Kénes - Radioaktív - steril víz- Aqua bidestillata et sterilisata - tartósított víz- Aqua bidestillata - ioncserélt víz Szénsavas vizek: Más néven egyszerű savanyú vizek, melyek 1 liter vizben 0.6 grammnál több szén-dioxidot tartalmaznak. Jól hatnak az idegrendszerre: fürdőkúra során a szénsavgáz a bőrben mikromasszázst fejt ki és elősegíti az értágító anyagok keletkezését. Ivókúra formájában javítja az étvágyat, fokozza a gyomorsav kiválasztást, jéghidegen fogyasztva hányingercsillapító hatású. Gyomorfekély, gyomorsav túltengés és kóros puffadás esetén fogyasztásuk nem javasolt. Szénsavas források: Maconka (Nógrád megye), Répcelak, Mihályi. -Földes, meszes vizek: Kalcium, magnézium és hidrogénkarbonát ionokat tartalmazó vizek. Főleg reumát kezelnek vele, de ha szénsavat is tartalmaznak, szív- és gyomorbetegségek kezelésére is használják. Mozgásszervi betegségekben és krónikus nőgyógyászati panaszok esetén fürdőkúraként, csontritkulás megelőzésére pedig ivókúraként használják. Székrekedés esetén nem ajánlott. Földes, meszes források: Budapesten a Császár fürdő, a Lukács fürdő, a Rácz fürdő, a Rudas fürdő és a Gellért fürdő, az országban máshol: Csopak, Esztergom, Kékkút, Mohács, Székesfehérvár. -Alkalikus vizek: Nátrium és hidrogén-karbonát ionokat tartalmazó vizek. Nyákoldó és epehajtó hatása miatt főleg ivókúraként használatos (néha inhaláció is), gyomor- és bélhurut, gyomorsavtúltengés, vagy légúti hurut kiegészítő kezelésére. A leghíresebb alkalikus gyógyvíz a bükkszéki Salvus gyógyvíz. Fürdő formájában gyorsítják a sejtek működését. Cukorbetegség kezelése is támogatható velük: az alkalikus étrend kiváló kiegészítője. Bizonyos vesekövek, valamint kóli fertőzés esetén fogyasztásuk körültekintést igényel. Alkalikus források: Balf, Békés, Bükkszék, Gyopárosfürdő, Gyula, Makó, Mezőtúr, Nagyszénás, Tótkomlós, Szeged/Anna, Szécsény, Szolnok stb. -Radioaktív vizek: Radon gázt és rádiumiont tartalmaznak. Több formában is használják: fürdő és belégzés (a radon fürdőkúrakor a bőrön át szívódik fel valamint a párája a tüdőben szívódik fel és kerül be a szervezetbe), ivókúra. Fájdalomcsillapító hatásuk van, Befolyásolják a belső elválasztású mirigyek működését, fokozzák a vérképzést, az anyagcserét és csökkentik a vérnyomást. Radioaktív vízforrások: A Rudas, az Imre, a Gellért fürdő forrásai, Eger, Miskolctapolca és a Hévízi-tó (Európa legnagyobb melegvizes tava).

11 -Kénes vizek: A ként kén-hidrogén, karbonil-szulfid, esetleg nátrium-szulfid vagy kalciumszulfid formájában tartalmazzák. A kénes fürdők (+ inhaláció) és ivókúrák segítségével pótolhatjuk a szervezetnek szükséges ként (a kén az ember által ismert életformák alap alkotóeleme a szén, a hidrogén, a nitrogén, az oxigén, és a foszfor mellett) de használják krónikus nőgyógyászati gyulladások és sterilitás terápiájára valamint reumás betegségek és egyes bőrbetegségek gyógyítására is. Kénes források: Budapest: az Imre, Lukács és a Rudas fürdő egyes forrásai, valamint az Aranyos fürdő; Balf több forrása, Parád Csevice forrás, Erdőbénye, Harkány és Mezőkövesd több fúrt kútja.