Az átlagok jelentése és haszna

Hasonló dokumentumok
Kolloid állapotjelzők. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

Kolloid állapotjelzık. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

Kolloidok jellemzése.

Kolloidok jellemzése. kolloid.unideb.hu

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

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

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

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

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

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

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

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

Energiaminimum- elve

Folyadékok és szilárd anyagok

A kovalens kötés polaritása

A kovalens kötés elmélete. Kovalens kötésű molekulák geometriája. Molekula geometria. Vegyértékelektronpár taszítási elmélet (VSEPR)

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

Szalai István. ELTE Kémiai Intézet 1/74

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

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek. N m J 2

5. előadás

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

VÍZ. Egy különleges folyadék biofizikája. Talián Csaba Gábor Biofizika előadások, PTE ÁOK október 27.

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

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

Kolloidkémia 5. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Atomi, illetve molekuláris kölcsönhatások és alkalmazásaik

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

Kötések kialakítása - oktett elmélet

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

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

20/10/2016 tema04_biolf_

Szőri Milán: Kolloidkémia

Elektronegativitás. Elektronegativitás

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

Kolloidkémia 8. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Az élethez szükséges elemek

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

Vezetők elektrosztatikus térben

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

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2010/2011/II

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

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

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Reológia Mérési technikák

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

Szedimentáció, elektroforézis. Biofizika előadás Talián Csaba Gábor

Általános Kémia, BMEVESAA101

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

Atomi és molekuláris kölcsönhatások. Pásztázó tűszondás mikroszkópia.

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei kolloid diszperz rendszerekben

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

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

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek E A J 2. N m

Halmazállapot változások. Folyadékok párolgása. Folyadékok párolgása

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok


Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

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

FELADATMEGOLDÁS. Tesztfeladat: Válaszd ki a helyes megoldást!

10.) Milyen alakja van az SF 4 molekulának? Rajzolja le és indokolja! (2 pont) libikóka; indoklás: 1 nemkötő és 4 kötő elektronpár

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

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

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

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

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

A hidrogénmolekula. Emlékeztető: az atompályák hullámok (hullámfüggvények!) A hullámokra érvényes a szuperpozíció (erősítés és kioltás) elve!

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

Minta vizsgalap I. Karikázza be az egyetlen megfelelő válasz betűjelét! (10x1 pont) 1. Melyik sorban szerepel csak só?

Számítógépek és modellezés a kémiai kutatásokban

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Kémiai reakciók sebessége

Molekulák alakja és polaritása, a molekulák között működő legerősebb kölcsönhatás

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

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

Vázlatos tartalom. Szerkezet jellemzése és vizsgálata Szilárdtestek elektronszerkezete Rácsdinamika Transzportjelenségek Mágneses tulajdonságok

Az elektromágneses tér energiája

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

Periódusos rendszer (Mengyelejev, 1869) nemesgáz csoport: zárt héj, extra stabil

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Elegyek. Csonka Gábor 2008 Általános Kémia: oldatok 1 dia

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2016/1.

A hidrogénmolekula. Energia

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Átírás:

Az átlagok jelentése és haszna A különféle átlagok iránti szükséglet azért alakult ki, mert a különböző kísérleti módszerek eltérő módon érzékelik a polidiszperz rendszereket.a frakciók más-más tulajdonságaira érzékenyek és így más átlagot adnak. Amikor valamivel arányos mennyiséget mérünk kolligatív sajátságok esetében pl. ozmózis nyomás (számátlag) diffúzió mérések, fényszórás (térfogatátlag) Polidiszperzitás, a tömegátlag és a számátlag hányadosa:

Átlag, eloszlás, szórás Az átlag és polidiszperzitás jól jellemzi a valós adatokat. Van azonban egy olyan matematikai konstrukció, amely gyakran jól közelíti a mért jelenségeket. Ez a normális eloszlás (Gauss- eloszlás) 1 ( x x) f( x) exp 2 2 2 2 szórás, a gyakoriság (vagy integrális eloszlási függvény), f(x) sűrűségfüggvény x x 2 d 2 Hisztogram (észlelés) Sűrűség függvények, (hisztogram folyamatos görbéje), differenciális eloszlási függvények (Integrális) eloszlási függvények: (x) http://en.wikipedia.org/wiki/average 2

Az átlag és a szórás X eloszlásfüggvény: F(x):=P(X < x), annak a valószínűsége, hogy X (valószínűségi változó) kisebb/nagyobb mint x. növekvő/csökkenő folytonos függvény Szórás. Integrális, differenciális eloszlások, normál eloszlás d f x x dx ( ) 3

Méretmeghatározás Szitasorozat 25 mikron-125 mm Nedves szita 10 mikron-100 mikron Mikroszkóp 200 nm-150 mikron Ultramikroszkóp 10 nm -1 mikron Elektronmikroszkóp, (TEM, SEM felszín) 1 nm- 1 mikron (hullámhossz!) Szedimentáció 1 mikron felett (vizes oldatból) Centrifuga 5 mikron alatt Fényszórás 1 nm- néhány mikron 4

A kolloid rendszerek jellemzése 1. A rendszer diszperzitásfoka (azaz a méret) méreteloszlás (a fajlagos felület jelentősége) 2. Morfológia (alak, belső szerkezet) Ez különleges, mert azonos méreteloszlás is a végletekig különböző tulajdonságokra vezethet ( 3. A diszpergált részecskék térbeli eloszlása az inhomogenitás jelensége (heterogén rendszer inhomogenitása és homogenitása: fogalmak). 4. A részecskék közötti kölcsönhatás (meghatározza az előzőeket!) 2010. 02. 11. 5

Morfológia (alak, belső szerkezet) Méretek megadása: ekvivalens gömbi sugár (átmérő) V x = V gömb Stokes sugár, hidrodinamikai sugár alak faktorok: pl. A = d min /d max egymásra ortogonális 2010. 02. 11. 6

A kolloid rendszerek jellemzése 1. A rendszer diszperzitásfoka (azaz a méret) méreteloszlás (a fajlagos felület jelentősége) 2. Morfológia (alak, belső szerkezet) Ez különleges, mert azonos méreteloszlás a végletekig különböző tualjdonságokra vezet 3. A diszpergált részecskék térbeli eloszlása az inhomogenitás jelensége (heterogén rendszer inhomogenitása és homogenitása: fogalmak). 4. A részecskék közötti kölcsönhatás (meghatározza az előzőeket!) 2010. 02. 11. 7

Térbeli eloszlás, részlegesen rendezett szerkezetek Egyenetlen Egyenletes Diffúz (exponenciális) Heterogén Rendezett Sajátos viselkedés Ok: intermolekuláris kölcsönhatások nematikus szmektikus taktoid Optikai kettőstörés, folyadékkristályok, biológiai sejtfalak, képlékenység agyagásványok 8

A kolloidika Olyan rendszerek fizikai kémiája melyben a szokásos intenzív változókon túl (p, T, c ) szerepel a méret az alak és a határfelület A részecskék esetében 1-2 nm és 500-1000 nm és a rendszert leíró változásokban a felületi szabadentalpia változás lényeges a kolloidika tárgya a határfelületek, valamint a diszperz rendszerek vizsgálata. A kolloidkémia e rendszerek keletkezését és megszűnését, stabilitását és külső terekkel (mechanikai (nyíró), gravitációs, centrifugális, elektromágneses, elektromos és mágneses térrel) való kölcsönhatását tanulmányozza.

Kolloid állapotjelzők. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek Bányai István Debreceni Egyetem TEK Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék http://dragon.unideb.hu/~kolloid/ 2011/2012/II. félév 2.óra 10

A kolloid rendszerek jellemzése Buzágh: Kolloid állapotjelzők 1. A rendszer diszperzitásfoka (azaz a méret) 2. Morfológia (alak, belső szerkezet) 3. A diszpergált részecskék térbeli eloszlása 4. A részecskék közötti kölcsönhatás (meghatározza az előzőeket!) 11

Molekuláris kölcsönhatások A kolloid részecskék közötti kölcsönhatások eredete az egyedi molekulák kölcsönhatására vezethető vissza. Megszabják a részecskék méretét, alakját, a rendszer stabilitását, valamint a» részecske/részecske» részecske/közeg,» közeg/közeg kölcsönhatást Párkölcsönhatások: két izolált ion vagy molekula közötti kölcsönhatások A részecske olyan molekulahalmaz, amely kinetikai egységet alkot (megfelelő körülmények között önálló transzlációs hőmozgást végez, vagy önálló kinetikai egységként mozog, pl. ülepszik) 12

Ionos és molekuláris kölcsönhatások Ion 1 - ion 2 (Coulomb) Ion 1 - permanens dipól 2 permanens dipól 1 - permanens dipól 2 permanens dipól 1 Indukált dipól 2 van der Waals pillanatnyi dipól 1 - Indukált dipól 2 Taszítás Hidrogén-kötés Hidrofil és hidrofób kölcsönhatás 13

Molekuláris kölcsönhatások 1 Coulomb: ion-ion Előjel, vonzás (-), taszitás (+) E Coul ( ze) 1( ze) 2 1 4 r 0 HT~50nm ion-dipólus E id 2 1 E kölcsönhatás energiája (J), r távolság (m), q = ze töltés (C), dipólusmomentum (Cm), l dipól hossza (nm), HT hatótávolság (nm), T hőmérséklet (K), szög, 0 elektromos permittivitás ( ze) 2 1cos 1 2 4 r 0 HT~1.5nm 14

Molekuláris kölcsönhatások dipólus-dipólus a) T alacsony, a konst=(1-3cos ) tartalmazza az előjelet: +2 parallel, -2 antiparallel orientáció b) T magas, szabadon rotáló dipólusok, mindig vonzás: E dd 1 2 konst 1 2 4 0 1 r Alacsonyabb hőmérsékleten a vonzás rendeződéshez vezethet! 3 HT~1.5nm E dd 1 2 2 1 3(4 ) HT:Hatótávolság 2 2 1 2 2 6 0 ktr B 15

Dipólusmomentum, Debye-egység jele D Dipólmomentum molekula Debye molekula Debye molekula Debye HF 1.91 SO2 1.6 Metanol 1.7 HCl 1.05 CO 0.1 Etanol 1.7 HBr 0.79 CO2 0 Aceton 2.86 H 2 O 1.85 Fenol 1.45 H 2 S 0.93 NH 3 1.46 1D= 3.33 10-30 Cm Permanens dipól 1 -indukált dipól 2 2 1 2 E ddi 1 ~ 4 0 1 r 6 Polarizálhatóság, Indukciós hatás, mindig vonzás Polarizálhatóság He 0.2 CO 1.65 CH 2 =CH 2 4.3 H 2 0.81 H 2 O 1.44 C 2 H 6 4.5 Ar 1.63 O 2 1.6 C 6 H 6 10.3 Xe 4 Cl 2 4.6 30 NH 3 2.3 CCl 4 10.5 10 CH 4 2.6 4 3, m 0 A polarizálhatóság nő a mérettel, tf. dimenzió (de az alak is számit benzol!) He? 16

London-féle diszperziós kölcsönhatás 17

Indukált dipólus 1 -indukált dipolus 2 (LONDON 1930) diszperziós kölcsönhatás, mindig vonzás E ii 12 3 II 1 1 2 1 2 ~ 2 2 6 I1 I2 (4 0 ) r London-féle diszperziós kölcsönhatás egyetemleges!! A London erők nőnek a moláris tömeggel. I ionizációs energia igen kicsi hatótávolság, HT~0.4nm (Számos folyadék-sajátság arányosan változik a molekulatömeggel: fagyáspont, forráspont, gőznyomás, felületi feszültség, viszkozitás) Összeadódik sok molekulából álló testre! Pl. Forráspont: CH 3 Cl <CH 2 Cl 2 <CHCl 3 <CCl 4 A London erők függnek az alaktól is. Pl. párolgáshő: pentán> izopentán> neopentán 18

Összevont Van der Waals kölcsönhatás A ~ 2 q 11 A: Hamaker állandó, q: db atom /tf, 11 10 77 Jm 6 CCl4 4.41 Etanol 3.4 Benzol 4.29 Cl-benzol 7.57 F-benzol 5.09 Toluol 5.16 víz 1.82 Vegyület dip.m./d pol*. orient. % ind. % diszp. % CCl 4 0 10,7 0 0 100 etanol 1,73 5,49 42,6 9,7 47,6 benzol 0 10,5 0 0 100 víz** 1,82 1,44 84,8 4,5 10,5 ** H-kötés nélkül 4 0 10, m 30 3 A közegek, tömbfázisok közötti kölcsönhatás Orientációs: dipólus-dipólus, ind.: dip.- ind. dip 19

Van der Waals kölcsönhatás példái A London féle diszperziós kölcsönhatás általános jellegű, nagy molekuláknál részecskéknél a molekulákból összeadódik, a mérettől és az alaktól is függ. alakfüggés méretfüggés 20

E tot Vonzás Taszítás (két molekula-párkölcsönhatás) taszitás E tot konst. 11 ~, J 12( n) 6 r r Lennard -Jones vonzás r min pl. metán 0.42 nm 21

Hidrogén kötés Hidrogénkötés: a legerősebb másodrendű kötés. Az egyik molekula hidrogénatomja létesít kötést a másik molekulában vagy ionban lévő nemkötő elektronpárral. A hidrogénkötés kialakulásának feltételei: rendelkezzen a részecske olyan hidrogénatommal, mely nagy elektronegativitású (F, O, N) atomhoz kapcsolódik (pl. szerves vegyületekben CH nem létesít hidrogénkötést, de az C-OH már részt vehet hidrogénkötés kialakításában) rendelkezzen nagy elektronegativitású atom körüli nemkötő elektronpárral. (ugyanazon molekulán belül is) F H :F (161.5 kj/mol or 38.6 kcal/mol) O H :N (29 kj/mol or 6.9 kcal/mol) O H :O (21 kj/mol or 5.0 kcal/mol) N H :N (13 kj/mol or 3.1 kcal/mol) N H :O (8 kj/mol or 1.9 kcal/mol) 22

Hidrogénkötés: példa DNS A megfelelő bázispárok közötti hidrogénkötés Kevlar, para-aramid polimer 23

Hidrofób kölcsönhatás Hidrofób kölcsönhatás Egy szokatlanul erős kölcsönhatás hidrofób molekulák vagy molekularészek között vizes közegben. (Ez erősebb, mint ha közeg nélkül lenne ) Kialakulása Ha hidrofób molekula kerül vízbe, akkor a víz körbeveszi, hidratálja. A határfelületen lévő vízmolekulák szerkezete megtörik, mozgási szabadsági fokuk, entrópiájuk csökken. Ha a hidrofób molekulák összeállnak az ilyen fajta vízmolekulák száma csökken, így az entrópia nő Jelentősége: A proteinek tartalmaznak hidrofób részeket és ezek közötti kölcsönhatás a harmadlagos szerkezetet határozza meg 24

Harmadlagos szerkezet A polipeptidek hidrofil és hidrofób részekből állnak. A sötétebben jelzett hidrofób részek elfordulnak a vizes környezettől; ezt az elrendeződést a szorosabb elhelyezkedésű hidrofób részek közötti diszperziós kölcsönhatás stabilizálja. *Crowe, J.:Chemistry for the Biosciences Oxford UP. ISBN 0-19-928097-5, 2006 25

Összefüggés az elsődleges és másodlagos szerkezet között. A hajtogatott szerkezet kialakulása függ az elsődleges szerkezettől. A másodlagos szerkezetet a hidrogén kötés stabilizálja. A nagy molekulák alakja A fehérje szerkezete: 1 kémiai + 3 kolloid 26

A közeg hatása A ph változása befolyásolja a protein töltését, ezen keresztül az oldhatóságát és alakját! Az izoelektromos pontban a leginkább izometrikus (gombolyodott) és legkevésbé hidratált. 27

Hidrofób kölcsönhatás: példa Van egy lánchossz amely fölött a hidrofób jelleg megnő, mivel nagyon megtöri a hidrogén kötéseket a vízben. Azok az alkoholok amelyek alkil csoport mérete ezen felül van már nem oldhatóak vízben*. Name Formula Solubility Methanol CH 3 OH miscible Ethanol C 2 H 5 OH miscible Propanol C 3 H 7 OH miscible Butanol C 4 H 9 OH 0.11 Pentanol C 5 H 11 OH 0.030 Hexanol C 6 H 13 OH 0.0058 Heptanol C 7 H 15 OH 0.0008 *Crowe, J.:Chemistry for the Biosciences Oxford UP. ISBN 0-19-928097-5, 2006 28

ion-dipólus: példa Ionok hidratációja. Az ionok és a víz molekulák hidratációja ion-dipól kölcsönhatás, amely a töltések és a dipólusos víz molekula között jön létre. 29