Kolloidstabilitás. Berka Márta 2009/2010/II

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Kolloidstabilitás. Berka Márta 2009/2010/II"

Kornél Fazekas
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Kolloidstabilitás Berka Márta 2009/2010/II

2 Kolloid stabilitáshoz taszítás kell. Sztérikus stabilizálás V R V S

sztérikus stabilizálás: liofil kolloidok alkalmazása védőhatás adszorpció révén (természetes mesterséges makromolekulák) VS = VM + VVR V M Két hatás: és mindegyike kettős lehet

3 sztérikus stabilizálás: liofil kolloidok alkalmazása védőhatás adszorpció révén (természetes mesterséges makromolekulák) VS = VM + VVR V M Két hatás: és mindegyike kettős lehet Entropic repulsion V VR polimer réteg vastagsága A stabilizációs hatás azon alapszik, hogy extra munka kell a részecskék közelebb viteléhez, a polimerek által meghatározott távolságon belülre..

4 Térfogat kizárás sztérikus + vonzó kölcsönhatás Ha ez a vonzás gyengébb mint a hőmozgás energiája nem koagulál, ha erősebb akkor igen fontos hatás: lánc hossza stérikus taszítás

5 Sztérikus stabilizálás V T = V A + V S V R =0 Felületi polimer kötődés: 1. nem érzékeny a sókoncentrációra 2. nem vizes közegben is működik 3. koncentrált diszperz rendszerekben is működik nehezen tervezhető és kivitelehető Ha ez a vonzás gyengébb mint a hőmozgás energiája nem koagulál, ha erősebb akkor igen.

6 Sztérikus stabilizálás V T = V A + V S VS = VM + VVR A sztérikusan stabilizált diszperzió annál stabilabb minél jobban oldódik a polimer a közegben. Minél rosszabb az oldószer annál kevésbé stabilizál a polimer. Hőmérséklet hatása! ΔG = ΔH TΔS A stabilizáló polimer jó oldószerben Polimer rossz oldószerben Ha ΔH és ΔS azonos előjelű, akkor a hm.-től függ a stabilitás

7 A térbeli stabilitás feltétele A diszperzió akkor stabil, ha a kinetikus energia nagyobb, mint a részecskék közötti vonzás ütközéskor. Ez a kritérium akkor teljesül, ha elég messze vannak egymástól, ahol már a vonzás kicsi. Azaz az energiamérleg: kt >A 121 d/ (48t). Tehát a polimer vastagságnak a részecske körül t, az átmérőtől d függően nagyobb kell, hogy legyen mint: t > A 121 d / (48kT) Aa VA ( H) 12H A 121 ( ), J A 121 /48kT Olaj -viz Polisztirén-viz Szén-viz TiO 2 -viz

8 A sztérikus stabilitáshoz szükséges polimer vastagság kt

9 Configurations of adsorbed polymers amphiphilic hydrophilic hydrophobic Chemical adsorption

10 Steric + electrostatic stabilization It can be achieved by polyelectrolytes, gelatin, protein... or by charged surface + neutral polymers (caution about zeta potential) V T = V A + V R V T = V A + V R + V S Bizonyos esetekben kis koncentrációkban nem véd hanem érzékenyit a polimer

Érzékenyítés Híd mechanizmus. Depletion flocculation Good adsorbent, good solvent, (very) low polymer density, (very) long polymers The long polymers bind the colloids together in open flocs.

11 Érzékenyítés Híd mechanizmus. Depletion flocculation Good adsorbent, good solvent, (very) low polymer density, (very) long polymers The long polymers bind the colloids together in open flocs. Application: water purification (in practice, a few ppm of cationic polyelectrolyte is added, since most natural colloid surfaces are negative) Good solvent, non-adsorbing polymers released solvent volume from overlapping surface layers Chains are expelled from surface layer with thickness ~R g.when two colloids meet in close contact, the total amount of accessible volume (for the polymer) is increased, hence the translational entropy is increased, and thus the colloidal dispersion is destabilized

12 Liofil kolloidok stabilitása Amint kitűnt a makromolekulás oldatoknál az elektromos kettősréteg kölcsönhatás mellett, a szolvatációnak is jelentős szerepe van. Mindkettő gyengíthető. Izostabilis fehérje, az izoelektromos ph-nál is stabil (nem csapódik ki, pl. zselatin), bár itt a ζ=0, de a hidratáció elég erős, hogy oldatban tartsa. A kisózásukra, a vízelvonáshoz sokkal több só kell, (más oldószerrel is lehet pl. aceton, alkohol). Kolloidvédők, lásd előzőek. Izolabilis fehérjéknél a szolvatáció kisebb, kevésbé liofil az izoelektromos ph-nál kicsapódik (kazein).

13 Liofil kolloidok stabilitása: kazein The stability of casein micelles during the initial stages of the yogurt and cheese-making processes without using additional adjustable parameters. this understanding should be helpful for dairy technological developments. The isoelectric point of casein is 4.6.

Liofób kolloidok stabilitása: Agyagok (montmorillonit) High salt conc A montmorillonit részecskék delaminációja vizes diszperzióban egyedi szilikát rétegekre alkáli ellenionok esetében kis (kb. 0.

14 Liofób kolloidok stabilitása: Agyagok (montmorillonit) High salt conc A montmorillonit részecskék delaminációja vizes diszperzióban egyedi szilikát rétegekre alkáli ellenionok esetében kis (kb. 0.2 M) sókoncentrációnál. Az éleken ph-val változó töltés, a lapokon állandó töltés az izomorf helyettesítésből. G. Lagaly, S. Ziesmer / Advances in Colloid and Interface Science (2003)

15 10 million tons of bentonites are used per year Kártyavár szerkezet, pozitív élek és negatív lapok összeállnak Ha gyengén megrázzuk gélszerű, de ha erősen rázzuk folyik. Katasztrofális lavina hatás ingovány, mocsár. Fúró iszap, kezdetben befolyik az üregekbe majd eltömi. Az agyagok nélkülözhetetlenek a papír, ragasztó, kenőcs, kozmetikumok, gumi, és szintetikus anyagok gyártásában. víztisztítás

Hasonló dokumentumok

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2010/2011/II

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2010/2011/II Kolloidstabilitás Berka Márta 2010/2011/II Kolloid stabilitáshoz taszítás kell. Sztérikus stabilizálás V R V S sztérikus stabilizálás: liofil kolloidok alkalmazása védőhatás adszorpció révén (természetes