Kölcsönhatások kísérleti meghatározása

1. Strukturális erők Kölcsönhatások kísérleti meghatározása Mérni tudják a folyadékban levő szilárd felületek között ható erőket a felületek távolságának függvényében (molekulárisan sima csillám felületeken). Israelachvili-féle erőmérő készülék:“surface force apparatus”= SFA, 0,1 nm és 10-8 N; 1970-es évek eleje. (Nagyobb taszító-, vagy nagyobb vonzóerőket mértek, mint amelyek a DLVO-elméletből következnének.)

2. http://webusers.physics.uiuc.edu/~alek/598PNM/lecture/Lecture5.pdfhttp://webusers.physics.uiuc.edu/~alek/598PNM/lecture/Lecture5.pdf

3. Strukturális erők(nem DLVO-kölcsönhatások, • az Ostwald-Buzágh-féle kontinuitási elv már megjósolta) • Csak empirikus összefüggések ismeretesek (az elnevezés azzal függ össze, hogy ezeket az • erőket a lioszféra tömbfázisétól eltérő strukturáltsága idézi elő) • Szolvatációs(hidratációs) taszítás: • Jó szolvatáció esetén a (néhány nm vastag) szolvátburok védi a részecskéket az összetapadástól. • 2.Hidrofób vonzás: • Csak vízfázisban észlelhető hidrofób felületek között. Viszonylag nagy (100 nm-es) távolságoknál is hat. Speciális tulajdonsága „nemegyensúlyi” jellege. • Egymáshoz közelítve két hidrofób felületet, a közöttük levő • vízfilm hirtelen instabillá válik, és elszakad (koaguláció a primer energia minimumba). • Az eredő kölcsönhatási energia tehát több tagból állhat: • VT= VA + VR + VS VS: strukturális tag

4. Peptizálás A peptizálás az aggregált állapot megszüntetését eredményezi. Lehetőségek: 1. Peptizálás elektrolitokkal: adszorpciós módszer Potenciálmeghatározó (saját) ionokat tartalmazó elektrolit adagolással létrehozott gél esetén. „Újra feltöltjük” a szol-részecskéket a peptizátor ionok adszorpciója révén. Pl. vas (III)-hidroxid-gél + sajátion (Fe3+ -ionok a FeCl3-ból). Előfordulhat, hogy a peptizátort – in situ – oldással állítjuk elő. Az előbbi gélhez pl. sósavat adunk, mely a gél oldásával a peptizátor (Fe3+) kialakulását eredményezi (disszolúciós módszer).

5. 2. Peptizálás dialízissel (vesekárosodás esetén is alkalmazott módszer a dialízis: hemodialízis) Inert elektrolittal aggregáltatott rendszerek esetén. Eltávolítjuk a koaguláltató ionokat a rendszerből, azaz újra „megvastagítjuk” az elektromos kettősréteget. Féligáteresztő membrán alkalmazása. Átengedi a diszperziós közeg molekuláit és a kisebb ionokat, de a gélt alkotó szolrészecskéket nem. A féligáteresztő hártyák anyaga: cellofán – cellulóz alapú (lúgban duzzasztott cellulóz); szintetikus alapanyagú membránok (pl. poliamid).

6. Szuszpenzióküledékképzése hexán víz Demonstráció: kvarcpor vízben és hexánban Eloszlási állandóság: nincs nincs Aggregatív állandóság: van nincs Kötéspontok száma: sok kevés Felkeverhetőség: rossz jó Strukturált szuszpenziók gyakorlati jelentősége: gyengén aggregáltatott rendszer, könnyű felkeverhetőség (festékek, gyógyszer- és növényvédőszer szuszpenziók). Szikes talajok meszezése. Fajlagos üledéktérfogat meghatározás.

7. Stabilizálás - destabilizálás makromolekulákkal és tenzidekkel Makromolekulák (polimerek) 1. Stabilizálás: Feltétel: -a makromolekula adszorbeálódjon a részecske felületén: védőkolloid hatás (pl. zselatin) -az adszorpciós réteg telített, és elegendően vastag. Sztérikus gátlás (semleges makromolekula): a, entropikus b, ozmotikus

8. 2. Destabilizálás A: A makromolekula adszorbeálódik, de az adszorpciós réteg telítettsége csak kb. 50%-os. Eredmény: hídképző flokkuláció (“bridging flocculation”) vagy más néven “érzékenyítés”. Speciális körülmények: aggregáltatás két különböző moltömegű makromolekula halmazzal (“site-blocking” flokkuláció) Az aggregátumok szerkezete mechanikailag erős.

9. 2. Destabilizálás B: A makromolekula jól szolvatálódik a diszperziós közegben (tehát nem adszorbeálódik). Eredmény: kiszorulásos flokkuláció (“depletion flocculation”) Ok: ozmotikus effektus A víz kiszorul a részecskék közül. Hígítja a külső, makromolekulás oldatot. Az aggregátumok szerkezete mechanikailag gyenge.

10. Tenzidek Tenzidekkel is stabilizálhatunk és destabilizálhatunk. A hatás függ a közegtől (vizes - nemvizes), a felület állapotától (ionos - nemionos) és a tenzid jellegétől (ionos - nemionos). Pl.: a tenzid molekula poláris fejcsoportjával a mikrofázis felé (orientáltan) adszorbeálódik, akkor vízben destabilizál, nemvizes, apoláris közegben pedig stabilizálja a diszperziót. Az apoláris közegben való stabilizálás analóg a védőkolloid hatással, azaz sztérikus taszításra vezethető vissza.

11. Vizes fázisban ionos tenzidek alkalmazása áttöltést eredményezhet. A tenzid, koncentrációjának függvényében, destabilizál, majd magasabb koncentrációnál stabilizál. Ok: egyszeres, majd kétszeres adszorpciós réteg kialakulása a szilárd mikrofázisok felületén: Demonstráció: CTAB hatása vizes közegű kaolin-bentonit szuszpenzió stabilitására. (CTAB: cetil-trimetil-ammónium-bromid)