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

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

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

1. Asszociációs kolloidok

Kolloidkémia előadás vizsgakérdések

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

Mosószerek a 21. században Alkímia ma előadássorozat

Doktori értekezés KATIONOS POLIELEKTROLITOK ÉS ANIONOS TENZIDEK KÖZÖTTI KÖLCSÖNHATÁS

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

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

A kolloidika tárgya, a kolloidok osztályozása rendszerezése. Bányai István

Asszociációs kolloidok

Felületaktív anyagok

A POLIELEKTROLIT/TENZID ASSZOCIÁCIÓ SZABÁLYOZÁSA NEMIONOS TENZIDEK ÉS POLIMEREK SEGÍTSÉGÉVEL

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

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

Bevezetés a talajtanba VIII. Talajkolloidok

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

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

Kolloidkémia 5. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Kolloidstabilitás. Berka Márta 2009/2010/II

Kolloid állapotjelzők. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

ÖNSZERVEZŐDŐ AMFIFILIKUS OLIGOMEREK

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

317. Emulziók előállítása, stabilitásának és reológiai tulajdonságainak vizsgálata

Folyadékok és szilárd anyagok

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

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

KARBONSAV-SZÁRMAZÉKOK

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS

Tisztító- és fertőtlenítőszerek

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

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

Kolloid állapotjelzık. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

Az élethez szükséges elemek

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

KÜLÖNBÖZŐ ADALÉKOK HATÁSA AZ ELLENTÉTES TÖLTÉSŰ POLIELEKTROLITOK ÉS TENZIDEK ASSZOCIÁCIÓJÁRA

ZERVES ALAPANYAGOK ISMERETE, DISZPERZ RENDSZEREK KÉSZÍTÉSE

Mucilago / Mucilagines

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

FOLYÉKONY ÉS POR ALAKÚ MOSÓSZEREK IRRITÁCIÓS HATÁSÁNAK ÉS MOSÁSI TULAJDONSÁGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

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

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

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

Számítógépek és modellezés a kémiai kutatásokban

Ciklodextrinek alkalmazási lehetőségei kolloid diszperz rendszerekben

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

Elektronegativitás. Elektronegativitás

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

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

Asszociációs kolloidok

Kationos tenzidek membrán affinitásának jellemzése lipid monoréteg modell segítségével

Allotróp módosulatok

Kémiai alapismeretek 6. hét

Kolloidkémia 8. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

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

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

Sztérikus stabilizálás. Bányai István 2014/2.

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

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

A kolloidika alapjai. 4. Fluid határfelületek

Számítógépes szimulációs módszerek kolloidkémiai alkalmazásai

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

Kötések kialakítása - oktett elmélet

Sztérikus stabilizálás. Bányai István /2.

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

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2016/1.

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

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 7. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

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

ANYAGI RENDSZEREK, FOLYÉKONY KOZMETIKAI KÉSZÍTMÉNYEK

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

Adszorpció erős elektrolitok vizes oldataiból

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

Doktori értekezés tézisei KATIONOS POLIELEKTROLITOK ÉS ANIONOS TENZIDEK KÖZÖTTI KÖLCSÖNHATÁS

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

Az elektromos kettős réteg és speciális alakulásai. Bányai István DE Fizikai Kémiai Tanszék

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

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

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

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

Határfelületi jelenségek: felületi feszültség koncepció

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Szilárd-folyadék határfelület Erős elektrolit adszorpció. Berka Márta és Bányai István 2010/2011/II

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

Határfelületi jelenségek: szétterülés és nedvesítés

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

ÖNSZERVEZŐDŐ AMFIFILIKUS OLIGOMEREK

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

Kolloidok stabilizálása. Bányai István 2015/1.

POLIELEKTROLIT/TENZID RENDSZEREK STABILITÁSA ÉS OLDAT/LEVEGŐ HATÁRFELÜLETI TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

Átírás:

Asszociációs kolloidok Berka Márta http://dragon.unideb.hu/~kolloid/ 1

Felületaktív anyag (szappan, mosószer, tenzid) Asszociációs kolloidok Amfifil molekulák A hidrofob rész általában CH lánc. Ha a hidrofil rész elég nagy akkor a molekula vízoldhatóvá válik, ha a hidrofób rész dominál akkor az apoláris rész kiszorul a vizes közegből és a víz-levegő határfelületen fog felhalmozódni. Gömbi micella McBain 2 A legegyszerűbb önrendeződő rendszerek

Definíció Olyan részecskék, amelyek amfifil molekulák asszociációjával alakulnak ki termodinamikailag stabilis állapotban. 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 átrendezve: http://www.ualberta.ca/~csps/jpps8(2)/c.rangel-yagui/solubilization.htm v al 1 3 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 mérete v : a molekula térfogata 0 1/3 1/3 1/2 1/2-1 >1 gömbi micella; polidiszperz hengeres micella; oblate micella, vezikula, bilayer; inverz micella 4

A tenzid alakja és mérete fontos kiindulási pont a szerkezet kialakulásában. Gömbi micellák hengeres micellák Rugalmas kettős rétegek, vezikulák Richard M. Pashley and Marilyn E. Karaman : Applied Colloid and Surface Chemistry 5

A tenzid alakja és mérete fontos a szerkezet kialakulásában. sík kettős rétegek Inverz micellák Richard M. Pashley and Marilyn E. Karaman : Applied Colloid and Surface Chemistry 6

A mikroszerkezetek kialakulása a tenzid koncentráció változásával 7

Hengeres micellák A koncentrációt növelve egy második cmc van, a hengeres micellák képződnek (a kolligatív sajátságokban újabb törés van). Tovább növelve a tenzid koncentrációt a molekulák különböző rendezettséget mutatnak. Folyadékkristályos szerkezet 3 fő tipusa: lamelláris (lemezes) hexagonalis vagy oszlopos és bikontinusz (vagy köbös cubic) szerkezet. 8

Folyadék kristályokban kialakuló (hexagonális és bikontinus) mikroszerkezetek Hexagonális és inverz hexagonális micellák Model of cubic and inverse cubic phase In the hexagonal and inverse hexagonal phases of liquid crystals the molecules are shaped like discs instead of long rods. The disks are then packed in columns to form a two-dimensional array. The surfactants in the bicontinous phases; the cubic phase, the inverse cubic phase and the sponge phase, form a two- or three-dimensional network in the pores which water or oil can be transported rapidly. sponge phase 9

Anizotróp sajátságok, különböző mértékű rendezettség. Lamellar, nematice and isotropic phases as a function of temperature in lyotropic rod-polymer solutions. http://www.physics.upenn.edu/yodhlab/research_cmp.html Felhasználás LCD kijelzők 10

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) 11

Nonionic A lecitin szerepe az állati sejt hártya permeabilitásában jelentős (a cmc kevésbé éles mint a tenzideknél, de a felületaktivitás erős) 12

13

Amfipatikus 14

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! 15

sorbitol 16

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). 17

18

Egyensúlyok: 19

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 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 20 X darab tenzid + egy nagyobb, hidrát burok

A CMC és a szénlánc I. 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 21 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 22

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 23

Eltérő hatás az ionos és nemionos tenzidekre Az ionosoknál megnő az oldhatóság a cmc-től A nem-ionosoknál, csökken az oldhatóság, a hidrogén hidak felszakadása miatt, felhősödési vagy zavarodási pont. 24

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! 25

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 26

27

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 Egy tipikus por formájú mosószer összetétele: 28

Tenzidek a gyógykezelésben Közvetlen alkalmazás, az emberi tüdőben csökkenteni kell a felületi feszültséget A tüdőben: dipalmitil-foszfatidil-kolin dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC): Respiratory Distress Syndrome (Beractant (Survanta, Abbott Pharmaceuticals) 4 ml/kg ) 29

Illusztráció Alveoli: léghólyagocska belső felületén lévő filmben lévő sajátos proteinek, foszfolipidek és felületaktív anyagok vannak. 30