Dobijanje i Osobine Koloidnih Disperzija.ppt Compatibility Mode
-
Upload
kristina-micic -
Category
Documents
-
view
121 -
download
7
description
Transcript of Dobijanje i Osobine Koloidnih Disperzija.ppt Compatibility Mode
Dobijanje i osobine koloidno disperznih sistema
DOBIJANJE KOLOIDNIH DISPERZIJAMetode dispergovanja
� DISPERGOVANJE:
-intezivno sitnjenje grubo disperznih sistema pri čemu nastaju liofobni koloidi
- nespontan proces, potrebno uložiti energiju
DOBIJANJE KOLOIDNIH DISPERZIJAMetode dispergovanja
�Metode dispergovanja se djele prema obliku primjenjene energije na:
-mehanično dispergovanje (koloidni mlinovi ili homogenizatori, dispergatori)
-dispergovanje ultrazvučnim talasima (v >20 000 Hz; -dispergovanje ultrazvučnim talasima (v >20 000 Hz; kvarcni oscilatori; dispergovanje ulja, tablete, aerosoli, bjelančevine, boje.. )
-dispergovanje električnom strujom (jednosmjerna ili naizmjenična; dispergovanje metala za industriju Zn, Cu, Pb)
-hemijsko dispergovanje-peptizacija (dispergovanje hemijskim agensima-peptizatorima kao što su površinske aktivne materije, elektroliti...)
DOBIJANJE KOLOIDNIH DISPERZIJAMetode agregacije-kondezacije
� AGREGACIJA-KONDENZACIJA:
- agregacija atoma ili malih molekula iz pravih rastvora pri čemu nastaju liofobni koloidi
- spontani proces, praćen smanjenjem slobodne energije sistema
Vrste agregacija:Vrste agregacija:
1. Agregacija hemijskim reakcijama (redukcija, oksidacija, hidroliza, kristalizacija..)
2. Agregacija smanjenjem rastvorljivosti (dodatkom nerastvarača ili promjenom temperature)
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDA
� Primarni koloidno disperzni sistemi sadrže nepotrebne primjese, kao što su mali molekuli, joni i supstance različitog hemijskog sastava i molekulskih masa→prečišćavanje i izdvajanje
Metode:
� DIJALIZA
� GEL FILTRACIJA
� ULTRAFILTRACIJA
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDADijaliza
� Dijaliza je postupak odvajanja malih molekuli, atoma, jona od čestica koloida, pomoću polupropustljive (semipermeabilne membrane),u pravcu koncentracionog gradijenta.
• Semipermeabilna membranao Mali molekuli, atomi, joni→DAo Koloidi→NE
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDADijaliza
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDAGel filtracija
� Proces razdvajanja smješe rastvorenih supstanci propuštanjem kroz čestice gela.
� Princip razdvajanja kod granulisanog gela:� Princip razdvajanja kod granulisanog gela:
• molekuli veći od pora ne mogu ući u pore, već prolaze kroz prostor izmeñu čestica gela, nošene rastvaračem
• manje molekule ulaze u pore čestica gela i u njima se duže zadržavaju
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDAGel filtracija
� Princip razdvajanja kod homogenog gela:
• molekuli najmanjih dimenzija i najvećih brzina difuzije, će najprije izlaziti iz gela
• molekuli većih dimenzija, sporiji, će se duže zadržavati
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDAUltrafiltracija
• Ultrafiltracija je vrsta filtracije kod koje povišeni pritisaks jedne strane filtera potiskuje smješu rastvorenih supstanci u drugi dio gdje je pritisak manji, dok se pritiscis jedne i druge strane medijuma ne izjednače.
• Filtracija se vrši kroz specijalni filtracioni medijum, čija je • Filtracija se vrši kroz specijalni filtracioni medijum, čija je prosječna veličina pora 10nm.
• U zavisnosti od toga da li membrana propušta koloidne čestice ili ne, razlikuju se dvije vrste ultrafiltracije:
1.Molekularna filtracija
2.Membranska filtracija
PREČIŠĆAVANJE I IZDVAJANJE KOLOIDAUltrafiltracija
MOLEKULARNA FILTRACIJA MEMBRANSKA FILTRACIJA
-OTKLANJANJE MALIH MOLEKULA,SOLI I RASTVARAČA ODMAKROMOLEKULA I KOLOIDNIH ČESTICA KOJE OSTAJU NA
MEMBRANI
-RAZDVAJANJE KOLOIDNIH ČESTICA OD MIKROSKOPSKIH ČESTICA KOJE SE ZADRŽAVAJU NA MEMBRANI
OSOBINE KOLOIDNIH SISTEMA
� Kinetičke osobine koloidnih sistema (Braunovo kretanje, difuzija, sedimentacija)
� Optičke osobine koloidnih sistema (Tindalov efekat, ultramikroskop)ultramikroskop)
� Električne osobine koloidnih sistema
� Stabilnost koloidnih sistema
Kinetičke osobineBraunovo kretanje
• Braunovo kretanje
1828.-čestice polena suspendovane u vodi se neprestano kreću, kretanje je haotično,dolazi do meñumelukulskh sudara.meñumelukulskh sudara.
• Koloidne čestice ostaju dispergovane u disperznom sredstvu jednim delom zahvaljujući slučajnim sudarima sa ostalim molekulama i atomima.
Kinetičke osobineSedimentacija
• Taloženje čestica prema veličini ili gustini u pravcu gravitacije.
• Sedimentacija gravitacijom - NE
• Sedimentacija centrifugalnom silom-DA• Sedimentacija centrifugalnom silom-DA
• Centrifugalno ubrzanje je više stotina hiljada puta veće od gravitacije.
Kinetičke osobineDifuzija
• Koloidne čestice ne podležu taloženju pod dejstvom gravitacije.
• Homogeno su rasporeñene u rastvoru.
• Gradijent koncentracije →migracija čestica → difuzija• Gradijent koncentracije →migracija čestica → difuzija
• Difuzija koloidnih čestica je spor proces
• Fick-ov zakon
Kinetičke osobineOsmotski pritisak
• Osmoza je proces prodiranja rastvarača kroz polupropustljivu membranu u pravcu veće koncentracije.
• Osmotski pritisak (π) je pritisak kojim treba delovati da bi se onemogućila osmoza.
• Srazmeran je koncentraciji i temperaturi, a obrnuto • Srazmeran je koncentraciji i temperaturi, a obrnuto srazmjeran molekulskoj masi.
Optičke osobine
• zavisi od veličine, oblika i strukture koloidnih čestica
• Pokazuju niz optičkih osobina:
� optička aktivnost
� refrakcija� refrakcija
� apsorpcija
� rasipanje svjetlosti-karakteristika koloidnih disperzija, u odnosu na prave rastvore
� fluorescencija
� dvojno prelamanje
Optičke osobine koloidaRasipanje svjetlosti
• Nastaje interekcijom svjetlosnog zraka (VIS) sa česticama koloidne disperzije→centri rasipanja su koloidne čestice.
• Kao rezultat tri osnovna uzorka intezivnog RASIPANJA svjetlosti: REFLEKSIJA (odbijanje)svjetlosti:
REFRAKCIJA (prelamanje)
DIFRAKCIJA (savijanje)
nastaju efekti koji nisu svojstveni malim molekilima:
ZAMUĆENOST koloidnih disperzija-nisu providni nego u
manjem ili većem stepenu zamućeni
OPALESCENCIJA koloidnih disperzija-pokazuju izvjesno
prelivanje spektralnih boja
Optičke osobine koloidaRasipanje svjetlosti -Tindalov efekat
• Tindalov efekat objašnjava pojavu rasipanja svjetlosti.
• Tindalov efekat se dešava kada kroz koloidni sistem propusti uzan snop svjetlosti, na koloidnim česticama dolazi do rasipanja svjetlosti u svim pravcima.
• Koloidne čestice postaju novi izvor svjetlosti i vide se kao • Koloidne čestice postaju novi izvor svjetlosti i vide se kao svijetle tačke ako se posmatraju u pravcu okomitom na pravac prostiranja svjetlosti i cijeli koloidni sistem je zamućen.
Optičke osobine koloidaRasipanje svjetlosti -Tindalov efekat
Šta je Tindal zapazio?
Optička posuda sa vodom i nekoliko kapi mlijeka(koloidni rastvor).
Propuštena svetlost crvena nepolarizovana,Propuštena svetlost crvena nepolarizovana,Propuštena svetlost crvena nepolarizovana,Propuštena svetlost crvena nepolarizovana,
Rasuta svetlost plava i polarizovanaRasuta svetlost plava i polarizovanaRasuta svetlost plava i polarizovanaRasuta svetlost plava i polarizovana
Optičke osobine koloidaRasipanje svjetlosti -Tindalov efekat
Svakodnevni primjeri Tindalovog efekta
Električne osobine koloidaElektroforeza
• Usmjereno kretanje koloidnih čestica pod dejstvom jednosmjerne struje prema suprotno naelektrisanim elektrodama
• Služi za odreñivanje znaka naelektrisanja, brzine pokretljivvosti, razdvajanje koloida u smješi i kvalitativno pokretljivvosti, razdvajanje koloida u smješi i kvalitativno i kvantitativno odreñivanje.
Stabilnost koloidnih sistema
Koloidni sistemi su stabilni.
Stabilnost koloidnih sistema
Činioci koji su važni za stabilnost koloidnih sistema:
� Braunovo kretanje� Braunovo kretanje
� interakcija sa disperznim sredstvom
� elektrostatske interakcije
� zemljina teža
Stabilnost koloidnih sistema
Koloidne čestice imaju veliku površinsku slobodnu energiju.
Stabilnost koloidnih sistema
• Koloidne čestice imaju veliku površinsku slobodnu energiju, koju teže da smanje putem:
� spontanim stapanjem (koalescencijom) ili agregacijom koloidnih čestica
� adsorpcijom jona iz rastvora
Stabilnost koloidnih sistemaKoagulacija koloida
• Koagulacija je proces u kome koloidne čestice gube stabilnost, grupišu se i talože.
• Nastaje usled promjene sastava sistema ili promjene temperature.temperature.
• Čestice se grupišu obrazujući agreagte.
• Agregati koloidnih čestica zovu se flokule.
• Proces koagulacije zove se i flokulacija.
Stabilnost koloidnih sistemaKoagulacija koloida
Stabilnost koloidnih sistema
Liofobni koloidi
Nenaelektrisani liofobni koloidi :
• nemaju solvatni omotač, niti naelektrisanje -VEOMA SU NESTABILNI
• velike čestice pokazuju sedimentacionu nestabilnost
• male čestice velike površinske energije pokazuju agregacionu nestabilnost
Stabilnost koloidnih sistemaLiofobni koloidi
• Naelektrisani liofobni koloidi :
• nemaju solvatni omotač,te nemaju afinitet prema disperznom sredstvu
• ali adsorbuju iz rastvora pozitivne ili negativne jone, pa • ali adsorbuju iz rastvora pozitivne ili negativne jone, pa su sve čestice istoimeno naelektrisane, usled čega se odbijaju- STABILNI SISTEMI
Stabilnost koloidnih sistema
Destabilizacija (koagulacija) naelektrisanih liofobnih koloida
• Hidrofobni koloidi se destabilizuju neutralisanjem njihovih naelektrisanja.
• Destabilzacija se izvodi dodavanjem jona suprotnog • Destabilzacija se izvodi dodavanjem jona suprotnog naboja tj. dodatakom elektrolita (isoljavanje), pa su čestice nenaelektrisane i nesolvatisane pa se talože.
Stabilnost koloidnih sistema
Liofilni koloidi
• Čestice liofilnih koloida, usled velikog afiniteta ka vodi, obavijene su plaštom molekula vode tj.imaju solvatisani sloj, koji sprečavaju spajanje koloidnih čestica u veće sloj, koji sprečavaju spajanje koloidnih čestica u veće agregate -VEOMA SU STABILNI.
• Dodatna stabilizacija je prisutna, ako su čestice naelektrisane.
• Ostaju stabilni i kada izgube naelektrisanje jer im ostaje solvatni omotač.
Stabilnost koloidnih sistema
Destabilizacija (koagulacija) liofilni koloida
• NAJČEŠĆE-vrši se dodatkom visokih koncentracija elektrolita (isoljavanje), koji uklanjaju:
• naelektrisanje
• solvatni omotač-dehidratacija hidrofilne čestice
Stabilnost koloidnih sistema
Peptizacija
• Taloženje liofilnih koloida je reverzibilan proces-dodatkom rastvarača ponove se prevode u koloidni rastvor.rastvor.
• Taloženje liofobnih koloida je ireverzibilan proces-dodatkom nerastavrača ne mogu se prevesti u rastvor, jer u talogu sadrže jone koji su izazvali koagulaciju.
• Pepetizacija je prevoñenje liofobnog taloga u rastvor:-uklanjanjem jona ispiranjem ili dijalizom-dodatkom peptizatora (PAM, liofilni koloid)
HVALA NA PAŽNJI!