prezentacija koloidi

KOLOIDNI SISTEMI, PODJELA I UPOTREBA

Historijski razvoj koloidne hemije» Naučna disciplina koja je oformljena tek 20 stolječa.» Bitni naučnici za temelj koloidne hemije su: » M. Faradej, F. Selmi, T.Grejem, Ostvajld i Vajmarn, Štraudinger.

Štraudinger (1922) ;postojanje makromolekule

Ostvald i Vajmarn (1908) ; koloidna svojstva zavise od veličine čestica

NAZIV I PODJELA MATERIJET. Grejem (1861) ; postulirao postojanje čestica nm i uveo izraz koloid

OTKRIĆE KOLOIDAM. Faradej (1857) ; sôl zlatoF. Selmi (1843) ; suspenzija sumpora i pruskog plavog

M. Faradej F. Selmi

» 1861. godine. prvi spomenuo izraz koloid (grč. “kolla” – tutkalo, lijepak).» Razne materije difindiraju različitom brzinom (HCl, NaCl – jako pokretni;

želatin, albunim – slabo pokretni.» Izučavao separaciju molekula pomoču membrana – dijaliza.

Historijski razvoj koloidne hemije





» Definisao koloide kao posebnu vrstu materija.

» Klasificirao ih na: kristalokoloide i koloide.

» Uveo izraz “gel” i “sôl” stanje materije.

T. Grejem

» Oborili Grejemovu teoriju.» Koloidi predstavljaju posebno stanje materije određene veličine čestica.» Teorijski sve materije moguće prevesti u koloidno stanje.






W. Ostvald P. P. von Vajmarn

» Štraudinger - jedan od ključnih znanstvenika.» Ispitujuči sintetske polimere i prirodne materije došao do zaključka da su

koloidne čestice koje se nalaze u razblaženim rastvorima identične sa molekulima, i da im osobine ne zavise od agregacije nego od dužine lanca.



Ostwald i Vajmarn (1908) ; koloidna svojstva zavise od veličine čestica



» Razvio mnoge metode koje se i danas koriste.

» Svedberg potvrdio njegovu teoriju – ultracentrifugom odredio molekulsu masu mnogih proteina.

H. Štraudinger

Definicija koloidne hemije“Koloidna hemija je fizička hemija makromolekula, površinskiaktivnih materija, disperznih i drugih sistema koji sadrže elemente

čija je bar jedna dimenzija u područiju od 1 do 100 nm”(Lj. Đaković).

Predmet proučavanja koloidne hemijeProučava osobine, ponašanja i strukture raznovrsnih materijalaorganskog i anorganskog porijeka koji sadrže čestice koloidnihsrazmjera.Razvile se nove naučne discipline – hemija sintetskih polimera,hemija proteina, hemija polisaharida, molekularna bilogija, hemijapovršinski aktivnih materijala, reologija.

» Koloidi su dio disperznog sistema

Grubo - disperzni sistemi Koloidno disperzni sistemi Visokodisperzni sistemi

Čestice veće od 100 nm Čestice između 1 i 100 nm Čestice manje od 1 nm

Stepen disperznosti >109 Stepen disperz. od 109 do 107 Stepen disperz. <107

Glukoza, joni molekula Prirodni i sintetski polimeri Pjesak, emulzije, suspenzije

Podjela disperznih sistema po Ostvaldu

Karakteristične osobine disperznih sistema

Pravi rastvori Koloidni rastvori Grubo - disperzni sistemi

Čestice se ne vide elektronskim mikroskopomČestice se ne vide običnim mikroskopom (vide

se ultramikroskopom ili elektronskim)Čestice su vidljive običnim mikroskopom

Difunduju i dijalizujuDifunduju veoma polako, ne dijalizuju

(dijalizuju najmanje čestice i to jako polako)Ne difunduju i ne dijalizuju

Prilaze kroz filter papir i membranu Prolaze kroz filter papir ali ne kroz membranu Ne prolaze kroz filter, kao i membrane

Čestice ne raspipaju svjetlostČestice raspipaju svjetlost (pokazuju Tindalov

efekat)Ne pokazuju Tindalov efekat

Pokazuju Braunovo kretanje Pokazuju Braunovo kretanje Ne pokazuju Braunovo kretanje

Monodisperzni Polidisperzni, ili monodisperzni polidisperzni

Bistri Obično bistre ili opalescentne Obično mutne

Tindalov efekat

Braunovo kretanje

Koloide možemo podijeliti i prema različitim osobinama disperzne ikontinualne faze i to prema:» agregatnom stanju faza, » solvataciji, » vrsti disperznog sredstva, » električnim osobinama, » hemijskoj prirodi koloidnih čestica, » povratnosti koagulacije, » obliku čestica, » po broju dimenzija manjih od 100 nm i » unutrašnjoj građi koloidnih čestica (Štraudinger).

« Disperzoidi« Micelarni koloidi« Molekularni koloidi« Makromolekularni asocijati

Disperzno sredstvo Disperzna faza Naziv koloidnog sistema Primjeri

GasTečno

Čvrsto

Tečno aerosôli

Aerosôli čvrstih čestica

Magla, oblaci

Smog, olujna prašina

Tečno

Gas

Tečno

Čvrsto

Pjena

Sôl, mikroemulzije

Sôl, lateks

Pjena od pive, pjena od

bjelanceta, pjena za gašenje

požara

Mlijeko, šamponi, majoneza,

kreme

Škrob u vodi, krv, boje,

ćelijski fluidi, želatin u vodi,

proteini u vodi

Čvrsto

Gas

Tečno

Čvrsto

Čvrste pjene

Čvrste emulzije

Čvrste sôli

Sunđer, šećerna pjena

Puter, žele, džem, sir

Minerali, staklo, biser i opal

Podjela prema agregatnom stanju koloida

» To su koloidni sistem koji se sastoji od organske ili neorganske materije dispergovane u nekom indiferentnom medijumu do čestica koloidnih veličina.

» Polidisperzni sistemi,čestice liofobnog karaktera, nestabilne, najčešće naelektrisane.

» Pripremaju se posebnom metodom u zavisnosti od polaznog materijala.

Disperzoidi

Grubo-disperzni sistemi

METODA DISPERGOVANJA

Mehaničko dispergovanjeUltrazvučnim talasimaElektričnom strujom

Hemijsko dispergovanje (peptizacija)

Pravi rastvori

METODA AGREGACIJE

Hemijska reakcija i naknadna kristalizacijaAgregacija smanjenjem rastvorljivosti

Metoda dispergovanja

Kolidni mlinovi – protjerivanje grubodisperznih čestica kroz uski zazor između površina statora i rotora (10.000 – 20.000 min-1 )

Homogenizator - protjerivanje čestica snažnom klipnom pumpom korz uski zazor ventilskog tipa (sile smicanja , turbulencije, kavitacije).

Dispergator – usitnjavanje čestica upotrebom sila smicanja koje se javljaju između zubaca zupčastog rotora i statora

Mehaničko dispergovanje

Dispergovanje ultrazvučnim

talasima

Upotreba ultrazvučnih frekvencija (16.000 – 20.000 Hz) koje se proizvode pomoću kvarcnog oscilatora koji su napajani naizmjeničnom strujom.

Bredingovo dispegovanje - jednosmjerna struja, napona 110 V, struja jaćine 4 – 8 A. katoda je metal koj se želi dispergovati. Voditi računa o disperznom sredstvu.

Dispergovanje električnom

strujom

Svedbergovo dispergovanje – koristi se napon 220 V, jačina struje 10 – 20 mA, i kondenzator kapaciteta 0.32 µF. Materije koje se disperguju su u obliku granula ili opiljaka stavljene između elektroda.Elektrode čine materije koje se teško disperguje ( Fe i Al).

Hemijsko dispergovanje (peptizacija)

Prevođenje taloga precipitata u koloidne sôli dodavanjem hemijskih agenasa (peptizatori – elektroliti, PAM, zaštitni koloidi, kiseline i dr.)Peptizacija je suprotan proces koagulacije

Metoda agregacije

Hemijsko reakcija i naknadan

kristalizacija

Agregacija smanjenjem rastvorljivost

Oksidacija

Redukcija

Hidroliza

Dodatak nerastvarača

Promjena temperature

Dodatak neorganske sôli

» Micelarni koloidi su čvrste ili tečne organske materije specifične hemijske strukture koje u pogodnom rastvaraču, najčešće vodi, spontanim rastvaranjem organske materije nastaju molekulski agregati koloidnih srazmjera koji se nazivaju micele.

» Zbog specifične građe koloidi su dvojakog karaktera.

Micelarni koloidi

Obrazovanje micela u vodenim rastvorima

Obrazovanje micela u nevodenim rastvorima

» Micelarne koloide možemo svrstati u tri grupe:» Jonske (anjonski i katjonski)» Nejonske» Amfolitičke (grade cviter – jone)

Obrazovanje micela u vodenim rastvorima

» Osobine micela su: dinamičnost, termodinamički stabilne jedinke, u konstantnoj ravnoteži i razmjeni sa monomerima u kontinualnoj fazi, podliježu intenzivnom Braunovom kretanju, i ne dolazi do promjene u veličini čestica micela.

» Micelarni rastvori se razlikuju od klasičnih disperznih faza u koloidnim sistemima jer micele ne mogu biti izdvojene iz kontinualne faze u kojoj se nalaze a da se pri tome same ne razruše.

KMK (kritična micelarna koncentracija)

Formiranje različitih struktura micela u zavisnosti od koncentracije PAM

Obrazovanje micela u nevodenim rastvorima

» Čestice micela ne disociraju i nemaju naelektrisanje, micele manje u ovim rastvorima nego u vodenim rastvorima.

» U organskim rastvaračima koji sadrže jednu prostu polarnu grupu i kratak ugljikovodikovi radikal kao što su etanol, metanol i dimetilformamid ne formiraju se micele PAM.

» Soljubilizacija - predstavlja rastvaranje i deponovanje soljubilizata (aditiva) u micelarnom rastvoru PAM u vodi.

» Aditive predstavljaju materije koje su inače nerastvorljive u vodi kao što su u ulju rastvorljive boje, masti, pigmenti, organska jedinjenja, alifatski i aromatski ugljikovodici i dr.

» Soljubilizacija se odigrava samo pri većim koncentracijama od KMK.» Maksimalna koncentracija aditiva (MKA) - maksimalnoj koncentraciji

soljubilizata koja može biti prihvaćena od strane micelarnog rastvora

Molekularni koloidi

» Osobine MM-a su sljedeće: ne destilišu, daju jako viskozne rastvore, intenzivno bubre i obrazuju gelove, te pokazuju niz izuzetnih hemijskih i mehaničkih osobina, dio su konstrukcije svih živih organizama, te obavljaju određene funkcije u njima i služe za njihovu ishranu i opstanak.

» Makromolekurna jedinjenja nastaju međusobnim povezivanjem primarnim kovalentnim vezama velikog broja atoma ( najčešće C, H, O i N ) tako da imaju veoma velike molekulske mase. Molekuli makromolekulskih materija imaju mase veće od 10 000 i sadrže više od 1000 atoma

» Makromolekuli (MM) mogu biti prirodnog (organskog i neorganskog) i sintetskog porijekla

» Intramolekularno povezivanje:primarno, sekundarno, tercijano i kvarterno

» MM mogu da se nalaze u različitim oblicima koje nastaju u zavisnosti od načina povezivanja monomera ili atoma

» Bočnim povezivanjem većeg broja linearnih makromolekula umrežene strukture, kristalne i vlaknaste formacije kao i lamelarne stukture.

Struktura nekih prirodnih i sintetskih makromolekula

Upotreba koloida» Koriste se prije svega u ishrani zatim u prehrambenim, petrohemijskim, naftnim,

koznetičkim, hemijskim, farmaceutskim, tekstilnim industrijama, tehnologiji visokih performansi, industriji boja, mljekarama, medicini itd.

» U prehrambenoj industriji koloidi se koriste u obliku:» pravih rastvora (šećer, minerali i vitamini u vodi),» koloidna disperzija (proteini i druge velike molekule),» emulzija (masnoće, majoneza i mlijeko),» pjena (amini, tučeno bjelance jajeta),» gel (hidrokoloidi, marmelada, džem, kuhano jaje).

» Koloidi se također koriste u obliku fino dispergirani pigmenti u vodi ili organskim rastvaračima, disperzijska bojila, tinte za printere, boje, teško topljiva bojila za tekstil, vodene i nevodene polimerne disperzije za površinske premaze, monodisperzne suspenzije keramike (Al2O3) za upotrebu u elektronici, disperzije čađe u polimerima (toneri) za fotokopiranje i lasersko printanje, kao sredstva za kvašenje, močenje, emulgatori, itd.

HVALA NA PAŽNJI!

Documents

prezentacija koloidi