6 paskaita. dispersinės sistemos, koloidiniai

koaguliacija elektrolitų mišiniais: variantai

1. adityvumas: koaguliacinė galia sumuojasi. koaguliuojant zolį dviejų elektrolitų tirpalu, kai jonai yra vienodo valentingumo ir panašaus hidratacijos laipsnio. 2. antagonizmas: slopina vienas kitą. mišinyje elektrolito koaguliacijos galia mažesnė, nei atskirai paimto. elektrolito koaguliacijos galios sumažėjimas dėl kito elektrolito poveikio 3. sinergizmas: skatina vienas kitą. mišinio elektrolitai efektyvesni už pavienius jų tirpalus. atvirkščias antagonizmui reiškinys.

koloidinių sistemų gavimo metodai (pagrindai)

1. dispergavimo metodai: koloidinis dispersiškumas pasiekiamas smulkinant stambiadispersinę medžiagą. disp fazės specifinis paviršius ir sistemos laisvoji paviršiaus energija padidėja išorinės energijos sąskaita 2. kondensacijos metodai: koloidinis dispersiškumas pasiekiamas atomams jonams ir molekulėms susijungiant į koloidinio dydžio daleles. dalelės jungiasi reaguojančių medžiagų energijos sąskaita, todėl kondensacijos procesai vyksta savaime

zolių koaguliacijos stadijos

1. slaptoji (70-30) - nepastebima akim. trunka trumpai 2. matomoji (<30) - pastebimai: pakinta zolio spalva, tirpalas susidrumsčia, pradeda opalescuoti, vėliau iškrinta nuosėdos. a/ lėtoji (30-0): koag greitis priklauso nuo koag elektrolito konc b/ greitoji (0-...): kiekvienas dalelių susidūrimas baigiasi jų sulipimu, greitis nepriklauso nuo elektrolito konc.

koloidinių sistemų požymiai

1/ dispersiškumo/susmulkinimo laipsnis. apibūdina dalelių matmenis. D = 1/alfa. alfa - dalelių skersmuo 2/ mikroheterogeniškumas - apsprendžia didelį fazių sąlyčio paviršių (fazių paviršius yra, bet mes jo nematome) 3/ agregatinis nepatvarumas, kai sistemoje nėra stabilizatoriaus.

koloidų koaguliacija elektrolitais: taisyklė, priklausomybės jonų, koaguliacijos eiga.

H.Šulcės ir W.Hardžio taisyklė: 1/ koaguliaciją sukelia tik tas pridėto elektrolito jonaskrūvio ženklas priešingas granulės krūviui 2/ kuo didesnis jono krūvis, tuo didesnė jo koaguliacijos galia. 1<2<3 vienodo ženklo ir valentingumo jonų koag galios skirtumai priklauso nuo jonų radiusų. katijonų: mažesnio radiuso el laukas stipresnis, gaubia storesni hidratiniai apvalkalai, jie sunkiau prasiskverbia į adsorbcinį sluoksnį, todėl silpniau koaguliuoja. + didesni geriau. anijonų: didėjant spinduliui didėja jono gebėjimas poliarizuotis ir deformuotis, koaguliacijos galia mažėja. - mažesni geriau. eiga: 1/ jonai patenka į difuzinį sluoksnį, nes turi priešingą krūvį nei granulė 2/ padidėjus jonų kiekiui dif sl, dif sl jonai bei koaguliuojantys jonai pereina į adsorbcinį sluoksnį. suplonėja difuzinis sluoksnis ir sumažėja elektrokinetinis potencialas dzeta 3/ dalelės artėja viena prie kitos, tarp jų veikia traukos jėgos, tirpalas koaguliuoja

kinetinės-molekulinės koloidinių tirpalų savybės

a/ brauno judesiai - dispersinės fazės dalelės nuolat netvarkingai juda nuo dispersinės terpės molekulių smūgių b/ difuzija - savaiminis koloidinių dalelių koncentracijos išsilyginimas, vykstantis dėl netvarkingo dalelių šiluminio judėjimo c/ osmosinis slėgis - priklauso nuo dalelių skaičiaus tūrio vienete. posm = n/N RT (N-avogadro skaičius) d/ sedimentacinė pusiausvyra - kiekvieną tirpale disperguotą dalelę veikia dvi jėgos: difuzijos ir svorio. svorio jėga traukia daleles į indo apačią, difuzijos jėga verčia jas tolygiai išsisklaidyti tirpale.

kas apsprendžia koaguliacijos greitį

a/ dispersinės fazės dalelių Brauno judesių vidutinė kinetinė energija - apsprendžia koloidinių sistemų kinetinį patvarumą b/ dalelių laisvosios paviršiaus energijos perteklius - apsprendžia koloidinių sistemų agregatinį patvarumą c/ koloidinio tirpalo koncentracija - kuo daugiau koloidinių dalelių tūrio vienete, tuo didesnė jų susidūrimo ir sulipimo tikimybė d/ elektrolito koaguliatoriaus koncentracija (dzeta potencialo mažėjimas)

kokios būna dispersinės sistemos: pagal fazes, pagal fazės dalelių matmenis, pagal dalelių dydį

a/ vienfazės/homogeninės - sudarytos iš molekulių arba jonų. tikrieji tirpalai, kurį sudarančios medž - tirpiklis ir ištirpusi medž - nėra atskirtos sąlyčio paviršiais. b/ daugiafazės/heterogeninės - fazės atskirtos sąlyčio paviršiais. mažiausiai 2 fazės. iš vienoje medžiagoje -dispersinėje terpėje - pasiskirsčiusių susmulkintos kitos medžiagos - dispersinė fazė - dalelių matmenis: a/ monodispersinės - dispersinės fazės dalelių matmenys vienodi ar mažai skiriasi b/ polidispersinės - dispersinės fazės dalelių matmenys skirtingi dalelių dydį: a/ stambios >100nm suspensijos, emulsijos b/ koloidinės 1nm-100nm koloidiniai tirpalai, SJ tirpalai c/ molekulinės ir joninės <1nm

stambiamolekulinių medžiagų apsauginis veikimas: kas tai, kas būna kai apsaugoti, aukso skaičius

apsauginis veikimas - medžiagų savybė didinta zolių agregatinį patvarumą bei apsaugoti juos nuo koaguliacijos (koloidinės sistemos mažai agregatiškai patvarios ir ilgainiui jose prasideda procesai, nulemiantys dispersiškumo laipsnio mažėjimą). susidaro dar papildomas sluoksnis (dažn baltymai), kuris apgaubia dalelę ir neleidžia sukibti. krūviai panaikinami. kai apsaugoti: mažiau jautrūs elektrolitams ir gali egzistuoti žymiai didesnės koncentracijos. aukso skaičius: sausos stambiamolekulinės medžiagos mg kiekis, apsaugantis 10cm3 0,006proc aukso hidrozolio nuo raudonos spalvos paketimo mėlyna (nuo koaguliacijos), pridėjus 1cm3 10proc NaCl tirpalo. kuo stipresnis medžiagos apsauginis veikimas standartinio aukso atžvilgiu, tuo mažesnis jos aukso skaičius, tuo didesnė apsaugos galia.

kas yra micelė. kaip užrašome pvz

chemiškai elektriškai neutrali koloidinio tirpalo dalelė. {m [ ] branduolys, adsorbcinis sluoksnis (n krūvį suteikiantieji jonai ir (n-x) priešjoniai) } granulė; difuzinis sluoksnis ( x priešjoniai) m >> n > x krūvį suteikiantys jonai - stabilizatorius. suteikia apsaugą, tada dalelė negali nusėsti. AgNO3 + KI -> AgI (k) + KNO3 perteklius AgNO3: nAg+ + nNO3- {m [AgI] * n Ag+ * (n-x) NO3-}x+ * xNO3- AgNO3 + KI -> AgI (k) + KNO3 perteklius KI: nK+ + nI- {m [AgI] * n I- * (n-x) K+}x- * xK+ AgNO3 + KI -> AgI (k) + KNO3 nėra pertekliaus nėra koloidinio tirpalo, nes nėra apsaugos, nėra 3 punkto, kuri leidžia tirpalą priskirti koloidinei sistemai.

koloidinės sistemos pagal fazių agregatinį būvį

dispersinė terpė, dispersinė fazė, pvz skystis kieta sidabro zolis skystis skystis pienas skystis dujos putos kieta kieta rubinas kieta skystis perlas kieta dujos pemza dujos kieta dulkės dujos skystis rūkas dujos dujos oras - nėra koloidinė sistema, tai tik dujų mišinys

termodinaminis ir elektrokinetinis potencialai

dvigubo elektros sluoksnio sandara nulemia dviejų rūšių potencialų atsiradimą koloidinio tirpalo fazių kontakte. termodinaminis/pilnas potencialas: potencialo šuolis tarp koloidinės dalelės paviršiaus ir tirpalo. nėra susijęs su fazių judėjimu ir nepriklauso nuo difuzinio sluoksnio storio. jo dydis priklauso nuo dispersinėje terpėje esančių potencialą suteikiančių jonų aktyvumo; kuo didesnis jų aktyvumas, tuo didesnis termodinaminis potencialas elektrokinetinis potencialas: termodinaminio potencialo dalis. potencialo šuolis tarp nejudamai su kieta dalele susijusio adsorbcinio sluoksnio ir judamo difuzinio sluoksnio. judant kietai dalelei skystyje arba skystai fazei kietos dalelės atžvilgiu, fazių slinkimo riba nesutampa su dalelės paviršiumi, bet yra skystoje fazėje ir sutampa su nejudamo adsorbcinio bei judamo difuzinio sluoksnių riba. čia ir atsiranda tas potencialų skirtumas.

elektroforezė, elektroosmosas

elektroforezė - dispersinės fazės dalelių judėjimas elektriniame lauke. koloid dalelė su dvigubu elektros sluoksniu yra neutrali, o kai veikia išorinis elektrinis laukas, dvigubas elektros sluoksnis suyra ir dalelė su adsorbciniu sluoksniu juda vieno, o difuzinio sluoksnio priešjoniai kito elektrodo kryptimi. elektroosmosas - skystos dispersinės terpės judėjimas kietos fazės atžvilgiu elektriniame lauke

dispergavimo metodai, plačiau

fizikiniai: a/ mechaninis: naudojami koloidų malūnai, dedama medžiagos suspensija b/ elektrinis: iš disperguojamos medžiagos padaryti elektrodai įmerkiami į dispersinę terpę ir tarp jų sudaromas elektros lankas c/ ultragarsu: disperguojamos dispersinėje terpėje ultragarso bangomis cheminis (peptidizacija): šviežias nuosėdas paveikus atitinkama medžiaga gaunamas koloid tirpalas. esmė - peptizatorius padidina medžiagos dalelių atostūmio jėgas, ir nuosėdos pereina į tirpalą

kondensacijos metodai, plačiau

fizikiniai: esmė - tinkamų sąlygų koloidinių dalelių susidarymui parinkimu (temperatūra, slėgis, konc, tirpiklis) a/ tirpiklio pakeitimo metodas: esmė - nevienodas medžiagų tirpimas skirtinguose tirpikliuose b/ garų kondensacijos metodas: gaminami Na K Hg organiniai zoliai, S P Hg hidrozoliai cheminiai: esmė - reakcijos tirpaluose, susidarant mažai tirpioms medžiagoms. a/ oksidacijos-redukcijos b/ hidrolizės c/ mainų reakcijos ir kt. tirpiklis - dispersinė terpė. dispersinė fazė susidaro 2 stadijomis: kristalizacijos centrų atsiradimas ir jų augimas. kristalizacijos centrai atsiranda, esant tam tikram tirpalo sotumui.

Paneto-Fajanso taisyklė

kietame paviršiuje adsorbuojami jonai, turintys su juo bendrus atomus ar jų grupes (giminingi, panašūs)

koaguliacijos slenkstis ir koaguliacijos galia

koaguliacijos slenkstis: minimali elektrolito koncentracija, išreikšta mmol/1L zolio, sukelianti matomą zolio koaguliaciją per tam tikrą laiką koaguliacijos galia: koaguliacijos slenksčiui atvirkščias dydis

koloidų koaguliacija koloidais

koloidai turi turėti priešingą granulės krūvio ženklą. kad vyktų pilna koaguliacija - koloidų krūviai turi būti pilnai panaikinami: vieno koloido konc ir krūvio sandauga turi būti lygi kito koloido konc ir krūvio sandaugai

kas yra zolis

koloidinio dispersiškumo tirpalas, kurio dispersinė fazė kietoji medž, terpė skystis. liozoliai: disp terpė skystis akvazolis: disp terpė vanduo aerozolis disp terpė dujos, fazė kiet/sk?

šviesos išsibarstymas koloidinėse sistemose: Faradėjaus-TIndalio efektas (kūgis)

leidžia pamatyti mikroheterogeniškumą. šiaip matome vienalytį tirpalą, bet jei praleisim šviesą, matysim molekules.

petizacija: kas tai, kas būna peptizatoriais

peptizacija - koaguliacijai priešingas procesas. dėl zolių koaguliacijos susidariusios nuosėdos gali būti paverstos zoliu. peptizatoriai - dažniausiai elektrolitai (peptizuojantis jonas). neelektrolitai irgi gali, kartais peptizatoriumi yra tirpiklis.

koloidinių tirpalų patvarumas: nuo ko priklauso, kokie yra patvarumai

priklauso nuo dispersinės fazės dalelių Brauno judesių vidutinės kinetinės energijos ir nuo dalelių laisvosios paviršiaus energijos pertekliaus. kinetinis patvarumas: lemia tai, kad koloidinių dalelių sedimentacijai priešinasi šiluminis dalelių judėjimas sistemoje, todėl dalelės ne nusėda, o pasiskirsto po visą dispersinę terpę. agregatinis patvarumas: dispersinės sistemos dalelių sugebėjimas išlaikyti savo dispersiškumo laipsnį (kai sistemoj yra stabilizatorius - tas, kuris dalyvauja cheminėj reakcijoj besiformuojant)

kas yra dispersinė sistema

sistema, kurioje vienos ar kelių medžiagų smulkios dalelės yra pasiskirsčiusios kitoje medžiagoje. bet kuris tirpalas - dispersinė sistema. bent viena medžiaga, ištirpinta kitoje.

koaguliacija: atostūmio ir traukos jėgos

suartėjusias daleles veikia dvi priešingos jėgos: a/ elektrostatinės atostūmio: pasireiškia kai dalelės suartėja tiek, kad jų difuziniai sluoksniai susineria. veikimo radiusas priklauso nuo difuzinių sluoksnių storio b/ van der Valso tarpmolekulinė trauka: kai difuzinis sluoksnis plonas, koloidinės dalelės suartėja ir pradeda dominuoti ta trauka ir dalelės sukimba. atostūmio>traukos : dalelės susineria, bet atšoka, dzeta>70mV traukos>atostūmio : dalelės labiau traukia viena kitą, sulieja sluoksnius, išsėda (sedimentacija - kai nusėda visiškai) dzeta<30mV

pusiaukoloidai: kodėl pusiau, pvz

sudaro micelę, bet neturi branduolio, jis atsiranda tada, kai kažką apgaubia (nešvarumą tarkim) muilas pvz. medicinoje liposomos - smulkios koloidinės pūslelės, skirtos vaistų pernašai. sienelę sudaro fosfolipidų sluoksniai, viduje yra vaistas. liposomos sušvirkščiamos į veną, pagamintos taip, kad kraujyje cirkuliuotų tam tikrą laiką ir palaipsniui išskirtų vaistą. gali būti sujungtos su monokloniniais antikūnais, tuomet tampa specifinėmis tam tikriems audiniams ir suyra, išlaisvindamos turinį būtent tuose organuose.

koloidinių sistemų koaguliacija: kas lemia termodinaminį nepatvarumą, koks procesas koaguliacija

termodinaminį nepatvarumą nulemia labai didelis dispersinės fazės specifinis paviršius ir nuo jo priklausantis didelis laisvosios paviršiaus energijos perteklius. pagal 2TD vyksta savaiminiai procesai, kuriais siekiama sumažinti laisvąją paviršiaus energiją F. F = sigma * S sigma - dispersinės sistemos paviršiaus įtempimas (pastovus) S - dispersinės fazės specifinis paviršius. ta F gali sumažėti tik dalelėms susiliejant į stambesnius sambūrius - KOAGULIACIJA. jai prasidėjus zolis būna nebepatvarus, dispersinė fazė išsiskiria iš terpės ir koloidinė sistema suyra. koaguliacija yra koloidinių dalelių dispersiškumo sumažėjimas. koaguliaciją lydi sedimentacija: sumažėjus dalelių dispersiškumui, jos netenka kinetinio patvarumo ir nusėda.

gryninimo metodai: kodėl reikia gryninti, kokie metodai

zoliai turi priemaišų (mažos molekulinės masės junginiai ir elektrolitų jonai), jos mažina koloidinio tirpalo agregatinį patvarumą, todėl reikia gryninti. 1/ dializė - elektrolitų pašalinimas. esmė koloidinių dalelių ir pašalinių jonų skirtingi difuzijos greičiai pro puslaides membranas (dirbtinis inkstas). tirpalas į indą, kurio dugnas puslaidė membrana 2/ elektrodializė - pagreitinti dializę, naudojame elektros srovę. katijonai iš zolio prie neigiamo elektrodo, anijonai iš zolio prie teigiamo. 3/ ultrafiltravimas - dispersinę fazę atskirti nuo dispersinės terpės galima tik šitu būdu. ultrafiltrai iš puslaidžių membranų, kurios sulaiko koloid disp daleles, o terpę ir mažos molek masės daleles praleidžia