Asszociációs kolloidok

Hasonló dokumentumok
Asszociációs kolloidok

Asszociációs kolloidok

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

Kolloidkémia. 2. Előadás Asszociációs kolloidok

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2010/2011/II

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

1. Asszociációs kolloidok

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

Felületaktív anyagok

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

ozmózis osmosis Egy rendszer termodinamikailag stabilis, ha képződése szabadentalpia csökkenéssel jár, állandó nyomáson és hőmérsékleten.

Asszociációs kolloidok

317. Emulziók előállítása, stabilitásának és reológiai tulajdonságainak vizsgálata

A POLIELEKTROLIT/TENZID ASSZOCIÁCIÓ SZABÁLYOZÁSA NEMIONOS TENZIDEK ÉS POLIMEREK SEGÍTSÉGÉVEL

Doktori értekezés KATIONOS POLIELEKTROLITOK ÉS ANIONOS TENZIDEK KÖZÖTTI KÖLCSÖNHATÁS

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2009/2010/II

Mosószerek a 21. században Alkímia ma előadássorozat

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

Az élethez szükséges elemek

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

KARBONSAV-SZÁRMAZÉKOK

Tenzidek zárványkomplex képződésének vizsgálata folyadékfázisban és adszorpciójuk tanulmányozása szilárd/folyadék határfelületen

Kolloid állapotjelzők. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

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

ZERVES ALAPANYAGOK ISMERETE, DISZPERZ RENDSZEREK KÉSZÍTÉSE

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

ÖNSZERVEZŐDŐ AMFIFILIKUS OLIGOMEREK

Bevezetés a talajtanba VIII. Talajkolloidok

β 2 verzió 1. gyakorlat ( ) 1.1. Bevezetés : savanion (pl. dodecil-szulfát) : ellenion (pl. nátrium-ion)

KÜLÖNBÖZŐ ADALÉKOK HATÁSA AZ ELLENTÉTES TÖLTÉSŰ POLIELEKTROLITOK ÉS TENZIDEK ASSZOCIÁCIÓJÁRA

Mucilago / Mucilagines

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Kolloid állapotjelzık. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

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

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek. Szőri Milán: Kolloidkémia

Tisztító- és fertőtlenítőszerek

Kationos tenzidek membrán affinitásának jellemzése lipid monoréteg modell segítségével

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

FOLYÉKONY ÉS POR ALAKÚ MOSÓSZEREK IRRITÁCIÓS HATÁSÁNAK ÉS MOSÁSI TULAJDONSÁGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2016/1.

Kémiai alapismeretek 6. hét

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

Sztérikus stabilizálás. Bányai István 2014/2.

Aeroszolok, lioszolok, xeroszolok I.

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

BIOKÉMIA. Simonné Prof. Dr. Sarkadi Livia egyetemi tanár.

Az adszorpció néhány alkalmazása. Kromatográfia: az analitika anyag rövid összefoglalása

NAGYHATÉKONYSÁGÚ FOLYADÉKKROMA- TOGRÁFIA = NAGYNYOMÁSÚ = HPLC

Sztérikus stabilizálás. Bányai István /2.

Jedlovszky Pál Eszterházy Károly Egyetem, Kémiai és Élelmiszerkémiai Tanszék Tanszék, 3300 Eger, Leányka utca 6

Spontaneitás, entrópia

77. Mit értünk pozitív, ill. negatív adszorpción? Víz-levegő határfelületen mely anyagokra jellemző, és miben nyilvánul meg?

Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei kolloid diszperz rendszerekben

Folyadékok és szilárd anyagok

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

Aeroszolok, lioszolok, xeroszolok I.

2012/4. Pannon Egyetem, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék, Veszprém RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATTECHNIKA

Víz. Az élő anyag szerkezeti egységei. A vízmolekula szerkezete. Olyan mindennapi, hogy fel sem tűnik, milyen különleges

Allotróp módosulatok

Kolloidkémia 5. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2015/1.

ANYAGI RENDSZEREK, FOLYÉKONY KOZMETIKAI KÉSZÍTMÉNYEK

Határfelületi jelenségek: szétterülés és nedvesítés

Válasz Tombácz Etelkának az MTA doktorának disszertációmról készített bírálatában feltett kérdéseire és megjegyzéseire

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Számítógépes szimulációs módszerek kolloidkémiai alkalmazásai

Fordított fázisú ionpár- kromatográfia ( Reversed Phase Ion-Pair Chromatography, RP-IP-HPLC )

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

A kolloidika alapjai. 4. Fluid határfelületek

Számítógépek és modellezés a kémiai kutatásokban

Adszorpció erős elektrolitok vizes oldataiból

ÖNSZERVEZŐDŐ AMFIFILIKUS OLIGOMEREK

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

Az oldás művelete, oldást elősegítő segédanyagok. Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológiai és Biofarmáciai Intézet

Asszociációs kolloidok

8. Osztály. Kód. Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

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

Eukariota állati sejt

Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Felületaktív polimerek és speciális viaszok a kozmetikában

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

Minta feladatsor. Az ion képlete. Az ion neve O 4. Foszfátion. Szulfátion CO 3. Karbonátion. Hidrogénkarbonátion O 3. Alumíniumion. Al 3+ + Szulfidion

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

Elektronegativitás. Elektronegativitás

Energiaminimum- elve

Célkitűzés/témák Fehérje-ligandum kölcsönhatások és a kötődés termodinamikai jellemzése

Kolloidkémia 8. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Liofil kolloidok stabilitása

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Átírás:

Asszociációs kolloidok Berka Márta http://dragon.unideb.hu/~kolloid/

Felületaktív anyag (szappan, mosószer, tenzid) Asszociációs kolloidok Amfifil molekulák The hydrophobic part is most often a chain of carbon-hydrogen. If the hydrophilic part is large enough, the surfactant becomes water-soluble, and if the hydrophobic part dominates, the molecules tend to gather at surfaces between water/air Gömbi micella McBain

Definíció Olyan részecskék, amelyek amfifil molekulák asszociációjával önként alakulnak ki, azaz termodinamikailag stabilak. a 0 l c Ha egy tenzid molekulából, amely fejcsoport területe a, és térfogata v, N darab alkot egy micellát, akkor a gömbi micella maximális sugara R kiszámítható, és ez az alkil lánc maximális (azaz teljesen kinyújtott) l hosszával azonos. Volume= Nv = 4/3πR volume / area = l / 3 3 Area = Na = 4πR 2 Gömbi micelláknál teljesülnie kell, hogy 3v / a l Ajánlott helyek: http://physchem.ox.ac.uk/~rkt/lectures/amphi.html http://www.ualberta.ca/~csps/jpps8(2)/c.rangel-yagui/solubilization.htm átrendezve: v al 1 3

Micellák lehetséges alakja A tenzid alakja és mérete, HLB értéke és a közeg minősége fontos kiindulási pont l c a 0 v/(l c a 0 ) l c : a tenzid hossza a 0 : a poláris fej területe v : a molekula térfogata 0 1/3 1/3 1/2 1/2-1 >1 gömbi micella hengeres micella lemezes micella inverz micella

A tenzid alakja és mérete, HLB értéke, koncentrációja és a közeg minősége fontos kiindulási pont

Hengeres micellák Második cmc, a hengeres micellák képződése, (a kolligatív sajátságokban újabb törés van)

Lamellar, nematice and isotropic phases as a function of temperature in lyotropic rod-polymer solutions.

A felületaktív anyagok felosztása Anionos (Negative charge) Zsírsavak sói, alkíl szulfonsavak, alkil (aril) foszfátok Kationos (Positive charge) alkíl ammónium sók, aminok Amfoter (ikerionos) (Charge depends on ph) proteinek, biomolekulák, betain-tipusú Nemionos (No charge) éterek, zsírsavészterek, savamidok Ikertenzidek (twin)

Nonionic A lecitin szerepe az állati sejt hártya permeabilitásában jelentős (a cmc kevésbé éles mint a tenzideknél, de a felületaktivitás erős) E322 sorbitan Sorbitan monostearate (Span 60) food and healthcare products, and is a non-ionic surfactant with emulsifying, dispersing, and wetting properties E491

Semlegesek (nem-ionosok) The head The tail,c12 to C14 The structure of the glucoside molecule Glucopon is a low-foaming surfactant is an aqueous dispersion of both a-d-glucoside and b-d- glucosides that are based upon a mixture of natural fatty alcohols with linear backbones of C12 to C14. Pure Glucopon is a thick white liquid with quite a high viscosity. This mixture exhibits good wetting and cleaning properties and is therefore usually used as a dishwashing- and laundry detergent A molekula alakja úgy változik, hogy kifelé a poláris, befelé az apoláris csoportok vannak, vízben H -kotesek! Nem felhabzó diszpergálószerek

A koncentrációt növelve, a felület megtelik illetve a közegben elindul a micella képződése. (Hogy melyik indul be hamarabb az az oldhatóságtól függ.) Ezt a koncentrációt nevezzük kritikus micella képződési koncentrációnak. Critical Micelle Concentration (CMC).

Miért képződik a micella? Kölcsönhatások: víz-víz : ΔG 1 amfifil - víz: ΔG 2 (hidrofil rész-víz, hidrofób rész-víz) olaj-olaj (hidrofób-hidrofób, micellán kívül elhanyagolható, micellán belül nagyobb): ΔG 3 ΔG micelles = ΔG 1 + ΔG 3 + ΔG 2 (mindegyikben vonzás van, azaz ΔH negativ) Entrópia hatás: a víz cibotaktikus szerkezete növeli a rendezettséget, a tenzid megtöri ezt a szerkezetet, az eredő entrópia hatás nem jelentős A liofil rész mozgékonysága nagyobb a micellán belül, az eredő entrópia nő, a hatás nagyobb mint az előzőben. A cmc-t mint a kis molekula oldhatóságának a határát is felfoghatjuk. A koncentráció növelésével: ΔG 2 nő de a ΔG 1 csökken, mert a szabad víz csökken, amikor már a ΔG 2 növekedése nem fedezi a ΔG 1 csökkenését, képződik a micella, ahol kevesebb víz kell a hidratációhoz, azaz a ΔG 1 csökkenés kisebb. X X darab tenzid + x darab hidrát burok X darab tenzid + egy nagyobb, hidrát burok, több szabad viz

A CMC és a szénlánc I. Ami a molekula oldhatóságát csökkenti csökkenti a cmc-t, és forditva is igaz. Number of carbons 12 14 16 18 CMC mol m -3 8.6 2.2 0.58 0.23 Number of monomer 33 46 60 78 Nagyobb asszociációs hajlam kisebb CMC Nagyobb szolvatáció nagyobb CMC 2 4 c / π l a = N 0 monomer CMC meghatározása, logk ~log c; lambda~c 1/3 1. Aggregáció csökkenő viszkózus ellenállás, 2. effektív töltés, 3. diffúz ionatmoszféra csökkenti a mozgékonyságot For a homologous series of linear single-chain surfactants the CMC decreases logarithmically with carbon number n C : log 10 (CMC)=A-Bn C. Where A and B are constants for a particular homologous series and temperature, and n C is the number of carbon atoms in the chain, C n H 2n+1. However cmc reaches a limit after 18, probably because of the chains nonlinearity

Micella Na + Szénlánchossz nő micella mérete nő cmc csökken Sóhatás cmc csökken micella maximális sugara R az alkil lánc maximális (azaz teljesen kinyújtott) l hosszával azonos

Sóhatás (SDS). C(NaCl)/mol 0 0.01 0.03 0.1 0.3 dm -3 CMC 8.1 5.6 3.1 1.5 0.7 mol m -3 Magyarázat: a fejcsoportok közötti taszítást az ellenion kompenzálja, illetve csökkenti az oldhatóságot A micella képződést ionosnál gátolja a: melegítés, a töltés, elektrolit Minden szennyezés, elektrolit, amely a disszociációt csökkenti, csökkenti a tenzid oldhatóságát (ΔG 2 ), a CMC csökken

Eltérő hatás az ionos és nemionos tenzidekre Az ionosoknál megnő az oldhatóság a cmc-től Kraft hőmérséklet. A nem-ionosoknál, csökken az oldhatóság, a hidrogén hidak felszakadása miatt, felhősödési vagy zavarodási pont.

Cmc meghatározása ionos micelláknál a vezetőképesség alapján Hatások lambda 8E-3 7E-3 6E-3 5E-3 4E-3 3E-3 2E-3 1E-3 0E+0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 c 1/3 1. Az aggregáció miatt csökken a teljes viszkózus ellenállás, a λ nő 2. Az ellenionok egy része a micella részévé válik, csökken a nettó töltés és csökken a szabad ellenionok száma csökken a λ 3. A diffúz ionatmoszféra csökkenti a micella mozgékonyságát A 2. és 3. hatás általában erősebb, ezért csökken a λ, de például nagy térerőben nincs ellenion atmoszféra ekkor az 1. hatás dominál, a λ nő a cmc után!

sorbitol

HLB values are additive: the HLB number of the mixture is the weighted average of the individual HLB numbers. 50 % Span 60 (HLB = 4.7) és 50 % Tween 60 (HLB = 14.9)? 4.7 x 0.5 + 14.9 x 0.5 = 9.8 Milyen arányban kell keverni a Span 80 (HLB = 4.3) és Tween 80 (HLB = 15.0) ha a kivánt HLB = 12.0? (válasz 4.3*(1-x) + 15*x = 12; 28% és 72%)

Az olajos rész összesen 16%, ami HLB 11.2 -nél emulgeálható 16% 16% fraction required HLB 8/16 0.5 10.50 5.25 2/16 0.125 5.00 0.625 2/16 0.125 11.50 1.4375 4/16 0.25 15.50 3.875 total HLB 11.2

Gyakorlati alkalmazások Mosás: a hidrofób szennyeződés leválasztása szilárd felületről. Mosóhatás (technikailag) : nedvesítés (hidrofil, hidrofób) (Hardy Harkins elv) Kioldás Szolubilizáció Szolubilizáció: Az asszociációs kolloidok képesek az adott közegben nem oldódó (pl. apoláris anyagok) nagyobb mennyiségét kolloid oldatban tartani. (A zsírszerű anyagok felszívódása,epesavak emulgeáló hatása, micellák. Lásd biokolloidok) Emulziók, szuszpenziók készítése LB rétegek, bilayer, membrán, liposzomák http://www.funsci.com/fun3_en/exper2/exper2.htm

Modern mosószerek Tenzid: ionos, nemionos keveréke, enzimek (bontó hatás, vigyázat allergének) Adalékok: a mosóhatást segítő (polifoszfátok, lágyítók, korróziógátlók) fényesítők, fehérítők, bleachers nátrium per-borate (nascens oxigén) fluoreszcensz anyagok

Tenzidek a gyógykezelésben Alveoli: léghólyagocska belső felületén lévő filmben lévő sajátos proteinek, foszfolipidek és felületaktív anyagok vannak. Közvetlen alkalmazás, az emberi tüdőben csökkenteni kell a felületi feszültséget A tüdőben: dipalmitil-foszfatidil-kolin dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC): Respiratory Distress Syndrome