Szolok (szilárd lioszolok S/L), xeroszolok (*/S szilárd közegűek), gélek II. Bányai István.

Hasonló dokumentumok
Szolok (szilárd lioszolok S/L), xeroszolok (*/S szilárd közegőek), gélek II. Bányai István.

Szolok (szilárd lioszolok S/L), xeroszolok (*/S szilárd közegűek), gélek II. Bányai István.

Szolok (szilárd lioszolok S/L), xeroszolok (*/S szilárd közegűek), gélek. Berka Márta.

Bányai István és Novák Levente

A kolloidika tárgya. Miben mások a kolloid rendszerek? A kolloid rendszerek osztályozása, jellemzése.

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

Többkomponensű rendszerek. Diszperz rendszerek. Kolloid rendszerek tulajdonságai. Folytonos közegben eloszlatott részecskék - diszperz rendszerek

Kolloidkémia 5. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2010/2011/II

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

A kolloidika tárgya. Miben mások a kolloid rendszerek? A kolloid rendszerek osztályozása, jellemzése. Berka Márta

Allotróp módosulatok

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István DE Fizikai Kémiai Tanszék Gyógyszerész

Aeroszolok, lioszolok, xeroszolok I.

A kolloid rendszer fogalma, felosztása. A felületi energia és a belső energia viszonya. Kolloid rendszer mikroheterogén rendszer fajtája.

Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

Aeroszolok, lioszolok, xeroszolok I.

Liofil kolloidok stabilitása

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2016/1.

Felületi jelenségek. Gáz folyadék határfelület. γ V 2/3 = k E (T kr -T) Általános és szervetlen kémia 8. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy

Sztérikus stabilizálás. Bányai István /2.

Sztérikus stabilizálás. Bányai István 2014/2.

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

Aeroszolok, lioszolok, xeroszolok I.

Kolloidkémia 8. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Bevezetés a talajtanba VIII. Talajkolloidok

Aerogél a megszilárdult füst

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2015/1.

Elektrosztatikus és sztérikus stabilizálás. Bányai István és Novák Levente /2. félév

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Habok, emulziók, szolok. Makromolekulák. Az ozmózis jelensége. Asszociációs kolloidok.

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Kolloidkémia 1. előadás Első- és másodrendű kémiai kötések és szerepük a kolloid rendszerek kialakulásában. Szőri Milán: Kolloidkémia

Általános Kémia GY 3.tantermi gyakorlat

3. feladat. Állapítsd meg az alábbi kénvegyületekben a kén oxidációs számát! Összesen 6 pont érhető el. Li2SO3 H2S SO3 S CaSO4 Na2S2O3

Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Dr. Berka Márta és Bányai István Debreceni Egyetem TEK Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia II. kategória 2. forduló Megoldások

Kolloid rendszerek definíciója, osztályozása, jellemzése. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelüleleti jelenségek (fluid határfelületek)

3D bútorfrontok (előlapok) gyártása

5. előadás

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

AZ ANYAGI HALMAZOK ÉS A MÁSODLAGOS KÖTÉSEK. Rausch Péter kémia-környezettan

A JÉGESŐELHÁRÍTÁS MÓDSZEREI. OMSZ Időjárás-előrejelző Osztály

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia I. kategória 2. forduló Megoldások

Diszperz rendszerek. Kolloid rendszerek. Kolloid rendszerek

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Mucilago / Mucilagines

TDK Tájékoztató 2015 Területek, témák, lehetőségek

Az élethez szükséges elemek

A kolloidika alapjai. 4. Fluid határfelületek

gait k, rozzák k meg solják szembeni viselkedését, szerkezetét és a talajba került anyagok (tápanyagok, szennyezıanyagok, stb.

Hevesy György Országos Kémiaverseny Kerületi forduló február évfolyam

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei kolloid diszperz rendszerekben

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

Bevonás. Az előadás felépítése

A sav és bázis fogalma

1. előadás Alap kérdések: Polimer összefoglaló kérdések

Reológia, a koherens rendszerek tulajdonságai

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADATOK (1997)

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

Kész polimerek reakciói. Makromolekulák átalakítása. Makromolekulák átalakítása. Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása cellulóz, PVAc

ÁSVÁNYOK ÉS MÁS SZILÁRD RÉSZECSKÉK AZ ATMOSZFÉRÁBAN

A légkör víztartalmának 99%- a troposzféra földközeli részében található.

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

Kémiai reakciók. Közös elektronpár létrehozása. Általános és szervetlen kémia 10. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy.

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont)

Flexibilis aerogélek

ÉLELMISZERIPAR ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Az elektromos kettősréteg. Az elektromos potenciálkülönbség eredete, értéke és az azt befolyásoló tényezők. Kolloidok stabilitása.

Reológia Mérési technikák

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

7.4. Tömény szuszpenziók vizsgálata

Szabadentalpia nyomásfüggése

TDK Tájékoztató 2016 Területek, témák, lehetőségek

FIZIKA. Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István

m n 3. Elem, vegyület, keverék, koncentráció, hígítás m M = n Mértékegysége: g / mol elem: azonos rendszámú atomokból épül fel

TDK Tájékoztató 2017 Területek, témák, lehetőségek

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. országos dönt. Az írásbeli forduló feladatlapja. 8. osztály. 2. feladat:... pont. 3. feladat:...

Mivel foglalkozik a hőtan?

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2009/2010/II

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Átírás:

Szolok (szilárd lioszolok S/L), xeroszolok (*/S szilárd közegűek), gélek II. Bányai István http://kolloid.unideb.hu 1

Kolloid rendszerek (szerkezet alapján) Kolloid rendszerek inkoherens rendszerek koherens rendszerek gélek diszperziós k. szolok (liofób kolloidok) Szol-gél átalakulás: xeroszolok makromol. kolloid oldatok liofil kolloidok asszociációs porodin (pórusos) retikuláris hálós korpuszkuláris fibrillás lamellás Spongoid szivacsszerű http://www.iupac.org/reports/2001/colloid_2001/manual_of_s_and_t/node34.html 2010.03.10. http://www.du.edu/~jcalvert/phys/colloid.htm 8. előadás 2

Diszperziós kolloidok (szolok) Halmazállapot szerint Gázközegű aeroszolok Folyékonyközegű lioszolok Szilárdközegű xeroszolok L/G folyadék aeroszol: köd, permet S/G szilárd aeroszol: füst, kolloid por G/L gázlioszolok (tömény gázdiszperziók=hab) L/L emulzió S/L liofób kolloid szol, szuszpenzió (aranyszol, fogpaszta) G/S szilárd hab: polisztirol hab L/S szilárd emulzió: opál, igazgyöngy S/S szilárd kolloid szuszpenzió: pigmentált polimerek 2010.03.10. 8. előadás 3

Fogalmak, definíciók Szolstabilitás: tárgyaltuk (DLVO elmélet, szterikus stabilizálás) Szol: inkoherens rendszer Paszta : tömény szol. Xerosol: megszilárdult szol, nem aggregált állapotú, tehát nem gél Gél: koherens rendszer, de vázszerkezete van Krém: tömény emulzió (L/L), baktérium veszély Kenőcs: zsír 4

Szolok vagy kolloid szuszpenziók Monodiszperz hidroszolok előállítása: Alapvető probléma, mert szinte minden alkalmazás homodiszperz, vagy reprodukálható polidiszperz rendszert igényel Diszpergálással nehéz (Top to bottom). Csapadékképzés (bottom to top) AgI szol (AgNO 3 + KI), Au (arany) szol (HAuCl 4 forralás+ Na-citrát rubin színű szol, Cassius-bíbor) Kénszol (Na 2 S 2 O 3 and HCl ) Vashidroxid szol, FeCl 3 hidrolízis Gócképződés gócnövekedés ismerete nagyon fontos 5

Diszperziók előállítása 1. Dezintegrálás (diszpergálás, dezaggregálás) Munkavégzés szükséges (több új felület) Nem önként végbemenő folyamat 2. Kondenzálás (nukleáció) Aktiválási energia kell (új felület) Önként végbemenő folyamat

Diszpergálás Szilárd anyagok diszpergálása: őrlés, aprítás (általában 1-10 mm; ásványelőkészítés, szilikátipar) Eszközök: golyósmalom, hengerszék, kolloidmalom, fúvókás malom (legfinomabb szemcseméret) Az őrlési körülmények optimalizálása Szilárd anyagok diszpergálását elősegítő tényezők: Újra összetapadnak -idegen anyag -nedves őrlés -tenzid adalékolása (kiemelt idegen anyag!)

Az oldékonyság függése a görbületi sugártól (mérettől) 8

LaMer-féle diagram (1950): kolloidok előállítása Példa: céria nanorészecskék gyártása 9

Jégeső keletkezése, elhárítása A tavasztól kora nyárig terjedő időszakot nevezhetjük a jégesők idényének. Az évnek ebben a szakában a napsugárzás jelentősen képes felmelegíteni a talajt, a felsőbb légrétegek viszont hűvösek, ennek következtében a meleg levegő hatalmas erővel áramlik felfelé és jelentős mennyiségű vízgőzt szállít magával. A vízgőz egyre feljebbfeljebb jutva megfagy, s mivel a feláramlás eleinte a nagyobb jégdarabokat sem engedi lehullani azok egyre híznak a magasabb,hidegebb rétegeken átutazva! Ahogy nő a magasság, úgy csökken a meleg levegő felhajtóereje is, míg végül a hatalmasra hízott jégdarabok elindulnak a föld felé. A jégkristály szerkezetéhez nagyon hasonló mikron méretű ezüstjodid molekulákból álló részecskéket juttatunk a légtérbe, ezek magukhoz vonzzák a vízrészecskéket, így a vízpárából sok apró jégszem keletkezik az AgI-on, melyek pozitív hőmérsékletű tartományba érve egyre kisebb méretűre zsugorodnak, vagy teljesen elolvadva eső formájában jutnak a földre. 10

Ezüst kolloid 11

Fémkolloidok http://napidoktor.hu/blog/termeszetesen/igazi-gyogyszer-azezustkolloid/ 12

A gélek Definíció Olyan koherens kolloid rendszerek, amelyben az egyik komponens gélvázat képez, és benne a diszperziós közeg van (fluid) Típusai porodin gélek: különböző méretű és alakú részecskék (particles!) tömörebb lazább váza, benne pórusok retikuláris gélek: fonalak és rostok (makromolekulák) által alkotott kémiai és nem kémiai kötésekkel összekötött váz spongoid gélek: hártyákból, filmekből kialakult váz szivacsszerű szerkezet 2007.03.20 14.előadás

Gélek 14

Gélek 15

Gélek alkalmazása 16

17

Szilikagél (SiO 2 x nh 2 O) Porodin gél (szilika) 2007.03.20 14.előadás

Porodin gél (agyag) Pl. bentonit: (Na,Ca) 0.33 (Al,Mg) 2 Si 4 O 10 (OH) 2 (H2O) n (montmorillonit) súlyának 4-5 szöröse vizet vesz fel Fúróiszap: 1. Ez hozza fel a törmeléket (viszkozitás) 2. Hűti és keni a fejet 3. Ellennyomást fejt ki (sűrűség) 4. A fal pórusait eltömi nincs veszteség 5. Szilárdítja a kút falat betonozás előtt Összetétel: agyag+ barit (súly)+xantan carboxi-metil cellulóz (viszkozitás) 2007.03.20 14.előadás

olajfúrás 1 2007.03.20 14.előadás

olajfúrás 2 fúrócső csere, béléscsőre, majd kis részletekben tovább, míg a olajréteget el nem érik, perforálás, szivattyú elhelyezés 2007.03.20 14.előadás

Szol gél technológia és termékei 22

Aerogel megfagyott füst Az aerogel a legkisebb sűrűségű szilárd anyag, amit liogélből folyadék- gáz cserével állítanak elő. Extrém kis sűrűsége mellett rendkivüli szigetelőképessége nevezetes. A megfagyott füst becenév a megjelenéséből adódik. Először szilikagél alapon állitották elő, ma már más fémoxidokból is; aluminium oxid, króm és cink oxid, sőt szén alapú aerogél is van a 1990-s évektől. http://www.youtube.com/watch?v=majwyriddvq http://www.youtube.com/watch?v=hocaxs4vqwq Structure of aerogel http://stardust.jpl.nasa.gov/photo/aerogel.html 23

Aerogel A folyadék cseréje gázra! State-of-the-Art Manufacturing Technology http://www.resonancepub.com/aerogel.htm http://en.wikipedia.org/wiki/aerogel Si helyett Al is lehet biokompaibilisek 24

In addition, there is no surface tension in a supercritical fluid, as there is no liquid/gas phase boundary. By changing the pressure and temperature of the fluid, the properties can be tuned to be more liquid- or more gas-like. 25

Szilika aerogélek előállítása A szervetlen, így a szilika aerogélek előállítása is általában fémalkoxidokból, Me(OR)x, indul ki. A színtézis első lépése oldószer (rendszerint kis szénatomszámú alkohol) tartalmú gél készítése. Ezekben a gélekben a háromdimenziós térháló üregeit nem levegő, hanem oldószer tölti ki. Az alkoxidok gélesítésének két alapfolyamata van: Hidrolízis: Si(OC2H5)4(al) + H2O = Si(OC2H5)3(OH)(al) + C2H5OH Ahol: A Si(OC2H5)4(al) tetraetoxi-szilán alkoholos oldatát jelenti. Kondenzáció: Si OH(al) + HO Si (al) Si O Si (al) + H2O Si OR(al) + HO Si (al) Si O Si (al) + ROH 26

Az aerogélek tulajdonságai Előállítás körülményei Az, hogy az elemi részecskék milyen nagyobb méretű szerkezetet építenek fel, alapvetően a ph-tól függ. Savas közegben a két alapfolyamat közül a hidrolízis a favorit, a kondenzációs folyamatok lassúak. Ennek következtében sok és kis méretű részecske keletkezik, kis pórusokkal, elágazó láncszerkezetet alkotva. Bázikus közegben a kondenzációs reakciók felgyorsulnak, nagyobb részecskék keletkeznek, nagyobb pórusok. Az elemi részecskék által felépített szerkezet aggregátumok véletlenszerűen összekapcsolódott halmaza, jóval tömörebb, mint a savas közegben kialakuló struktúra. 27

28

29

Szén aerogélek A szén aerogélek kovalens kötésekkel összetartott, szénvázú ( C C ) porózus rendszer. A szén aerogélek elıállításának első lépése egy polimer aerogél rendszer készítése általában rezorcinból C6H4(OH)2 és formaldehidbıl (CH2O). 30

Liogélek (oldószer van a térhálóban) Polimergélek ( intelligens gélek), körülményektől függően (hőmérséklet, ph, elegy só stb.) reverzíbilisen változnak Gyógyszer szállítás (drug delivery) 31

Hidrogélek Hidrofil csoportokat tartamazó térhálósodó polimerek gyakran karboxil csoportokat tartalmaznak Legközönségesebb hidrogél nátrium poliakrilátból (poly (sodium propenoate)) állitható elő. Az ismétlődő egység: A polimer lánc általában statisztikus gombolyagként ( randomly coiled molecules) van jelen. Ha eltávolítjuk a sót (Na+ ionokat, hígítással), a negatív töltések taszítása miatt a gombolyag kigombolyodik: Hidrogélek a mindennapi szóhasználatban ezek a kocsonyák, aludttej, gyümölcs kocsonya, csiriz,duzzasztott enyv. http://www.gcsescience.com/o69.htm 32

A negativ töltés miatt akár 500 szoros vizet is megköthet (baba pelenka) Ha sót adunk a rendszerhez a a töltés kompenzáció miatt megváltozik az alak és kiszorul a víz. 33

Hulladék szilárdítása A szilárd hulladék könnyebben kezelhető Tárolása jobban megoldható A megsemmisítés is könnyebben elérhető 34

Különleges polimergélek PDMS: poly(dimethyl-siloxane) elastomers 35

Poli-aszparaginsav gél: mesterséges izom, hatóanyagleadás A ph-izom olyan polisav makromolekulákból áll, amelyek disszociációjának mértéke a környezet ph-jától függ. Savas közegben a gél gyakorlatilag nem tartalmaz ionokat. Ha a közeg ph ját növeljük, azaz lúgosítjuk, akkor a disszociáció következtében a polimer molekulákon töltések jelennek meg. Ezeknek taszító hatására, valamint az ellenionok ozmózis nyomására a gél térfogata jelentős mértékben megnő. Ha a töltéseket a ph csökkentésével megszüntetjük, akkor az eredeti méret áll vissza. 36

Gélmotor, kollagén kémiai olvadása só hatására Az 1. ábra az elsô folyamatosan működő gélgép mûködési elvét mutatja. A sóoldatba merülő kollagén szál kémiai olvadása miatt a sóoldatból a kútkerékhez vezetô mindkét szálban azonos nagyságú húzóeró ébred. Mivel e két gélszál a kútkerék eltérõ sugarú hengerére tekeredik, a forgatónyomatékok különbözősége miatt a kútkerék elfordul. Hasonló, csak ellentétes irányú erőhatások ébrednek a vízzel érintkező szálrészben is. A gép addig forog, amíg a két, eredetileg eltérõ összetételû folyadéktartályban a koncentrációk ki nem egyenlítődnek, ugyanis a gép működése során az alkáli-ionok a hígabb oldatba kerülnek át. http://epa.oszk.hu/00700/00775/00006/1999_06_03.html 37

Hőmérséklet N-izopropil-poliakrilamid gél Kritikus szételegyedési pont 34 fok 38

PEM (proton exchange mebrán) 39

Xerogel bevonatok A szol szintézise, bemerítés, oxidbevonat készítése, nátrium boroszilikát bevonat üvegre alacsony hőmérsékleten! Rendezett szerkezetű, néhány nanométeres vastagságú oxid bevonatok közel szobahőmérsékleten Szárítás, tömörítés 40

Antireflexiós bevonatok 41

http://www.molecularexpressions.com/primer/ lightandcolor/interferenceintro.html 42