Kollod rendszerek defnícója, osztályozása, jellemzése. olekulárs kölcsönhatások. Határfelülelet jelenségek (flud határfelületek)
Kollodka helye Bológa Kollodkéma Fzka kéma bokéma Szerves kéma Fzka A kéma összetételtől függetlenülgyekszk a rendszereket, a fzka alapvető törvényet használva leírn. Számos bológa objektum számára a kollod állapot a létezés formája.
k azok a kollodok? Többféle defnícó: Azok a rendszerek, amelyekben a felület meghatározó szerepet játszk. Kollodok azok a (dszperz) rendszerek, amelyekben a méret legalább egy dmenzóban 1nm és 500 nm között van. Bármlyen anyag kollod állapotba hozható. A kollod állapot egy mérettől függő állapot, nncs kéma összetételhez vagy anyag tulajdonsághoz kötve
Homogén vagy heterogén rendszerek? Homogén: a rendszer bármely pontjában mnden tulajdonság azonos (zotróp) Heterogén: a fzka tulajdonságokban eltérések mutatkoznak a rendszer különböző pontjan. Gbbs féle fázstörvény: F+SZ = K+2 a szerepe a felületnek? felület molekula/ összes 0.8 0.6 0.4 0.2 nano már nem elhanyagolható a felület szerepe 10 % R<10 nm nanotechnológa más tulajdonságok 1 % 1 ezrelék 0.0 1.0E-7 1.0E-6 1.0E-5 1.0E-4 1.0E-3 1.0E-2 1.0E-1 1.0E+0 kollod R,cm
Homogén vagy heterogén rendszerek? Homogén rendszerek Atomok, ks molekulák Kollod rendszerek füst Heterogén rendszerek (makroszkópos többfázsú) makromolekulák köd 10 10 8 10 9 10 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 m homogén kollod 0.1 1 2 10 10 mkroszkópos 3 10 4 10 5 10 heterogén 6 10 nm mcellák vírus pollen, baktérum
A kollod rendszerek csoportosítása KOLLOID RENDSZEREK INKOHERENS (a részecskék önállóak) KOHERENS (vázszerkezettel rendelkező) Dszperzós kollodok (szolok) akromolekulás kollodok fehérjék nuklensavak polmerek oldata Asszocácós kollodok ksmolekulák összekapcsolódnak Pórusos rendszerek (porodn) Hálós rendszerek (retkulárs) Szvacsos rendszerek (spongod)
A kollod rendszerek csoportosítása Dszperzós kollodok (szolok) Gázközegű (aeroszolok) -L/G:köd - S/G: füst - S/L/G: szmog Folyékony közegű (loszolok) - G/L: hab -L/L:emulzó -S/L:szuszpenzó Szlárd közegű (xeroszolok) -G/S:szlárdhab - L/S: szlárd emulzó - S/S: szlárd szuszpenzó
A kollod rendszerek csoportosítása Asszocácós kollodok akromolekulás kollodok
A kollod rendszerek jellemzése stabltás alapján Termodnamka értelemben Stabl (lofl kollodok) G kollod < G kndulás Instabl (lofób kollodok) G kollod > G kndulás Asszocácós és makromolekulás kollodok Knetka értelemben Dszperzós kollodok Stabl A vzsgált dőtartamon belül NE változk Instabl A vzsgált dőtartamon belül változás tapasztalható
A kollod rendszerek jellemzése állapotjelzők alapján (Buzágh Aladár) 1. A rendszer dszperztásfoka (méretbel eloszlás) 2. orfológa (a dszpergált részecskék alakja) 3. A dszpergált részecskék térbel eloszlása 4. A részecskék között kölcsönhatások természete (meghatározza az előzőeket!!!)
éret meghatározás Szta 25 mkron-125 mm Nedves szta 10 mkron-100 mkron kroszkóp 200 nm-150 mkron Ultramkroszkóp 10 nm -1 mkron Elektronmkroszkóp, (TE, SE felszín) 1 nm- 1 mkron Szedmentácó 1 mkron felett (vzes oldatból) Centrfuga 5 mkron alatt Fényszórás 1 nm- néhány mkron
éreteloszlás meghatározása A méret meghatározásánál mnden esetben átlagértéket mérünk. A módszertől függően különféle átlagokat határozhatunk meg. az átlag? Az átlag az egyed értékekből képzett, az egész csoportra jellemző érték. Számátlag: Tömegátlag: x x N N x N N x x x
éreteloszlás meghatározása Poldszperztás: Az egyes komponensek molekulatömegeből ( ) és darabszámaból (N ) számítható, a tömeg és számátlag hányadosaként. N N N N N w N 2 N 2 PD w n
orfológa 1. Prolát 2. Oblát 3. Rúd 4. Lemez 5. Statsztkus gombolyag a. lamellárs b. fbrllárs c. korpuszkulárs
Térbel eloszlás, részlegesen rendezett szerkezetek Homogén Dffúz (exponencáls) Heterogén Rendezett Sajátos vselkedés! Ok az ntermolekulárs kölcsönhatásokban keresendő. nematkus szmektkus taktod
olekulárs kölcsönhatások A kollod részecskék között kölcsönhatások eredete az egyed molekulák kölcsönhatása. eghatározzák a részecskék méretét, alakját, oldhatóságát, a kollod rendszerek stabltását. Ion - on Ion - dpól dpól - dpól dpól Indukált dpól Indukált dpól - Indukált dpól Hdrogén-kötés Stackng kölcsönhatás Taszítás Hdrofl és hdrofób kölcsönhatás
Határfelület jelenségek 1. A felület fogalma 2. Felület feszültség 3. Kontaktszög, nedvesedés, szétterülés 4. Adszorpcó
A felület fogalma Két homogén fázs között véges vastagságú réteg, amelyen belül a sajátságok változnak
A felület feszültség A felület molekulákra anzotróp erőtér hat. Egy befelé húzó nettó erő hat, am annál nagyobb mnél nagyobb az aszmmetra. után kalakul a mnmáls felszín a mechanka egyensúly, az eredő erő nulla, a felszín nagysága nem csökken tovább. Növeléséhez energa kell. Az az erő amely összetartja a felszínt jellemző az anyagra
A felület feszültség Defnícó: (1) A felület feszültség egységny új felület kalakulásához szükséges munka zoterm reverzbls körülmények között, állandó n, p, V mellett tszta folyadékok esetében. értékegység: J/m 2. dg da npt,, Defnícó: (2) A felület feszültség az az erő amely egy képzeletbel, egységny hosszú vonal mentén hat, és amely erő parallel a felülettel és merőleges a vonalra. értékegység: N/m. =F/2l
A felület feszültség értékét befolyásoló tényezők 1. Anyag mnőség folyadék felület feszültség (mn/m, 20 o C) víz 72.8 benzol 28.9 ecetsav 27.6 aceton 23.7 etanol 22.3 n-hexán 18.4 n-oktán 21.8 n-oktanol 27.5 hgany 485
A felület feszültség értékét befolyásoló tényezők 1. Anyag mnőség Határfelület feszültség: két folyadékfázs között mért felület feszültség, annál nagyobb, mnél nagyobb az asszmetra a két fázs között folyadék határfelület feszültség vízzel szemben (mn/m, 20 o C) benzol 35.0 n-hexán 51.1 n-oktán 50.8 n-oktanol 8.5 hgany 375
A felület feszültség értékét befolyásoló tényezők 2. Hőmérséklet A másodlagos kötőerők nagysága hőmérsékletfüggő, magasabb hőmérsékleten ksebb a kölcsönhatás energa»» ksebb a felület feszültség s! Eötvös-törvény: V 2 3 m ódosított Eötvös-törvény: V 2 3 m ( T T ) Asszocáló, vagy dsszocáló anyagokra nem érvényes! k E k E ( T c c T γ: felület feszültség (N/m), V m : molárs térfogat (m 3 /mol), T: hőmérséklet (K), T c : krtkus hőmérséklet (K), k E : Eötvös állandó (2,1 x 10-7 J/(K mol 2/3 ) 6)