Strukturális erők

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.)

Kölcsönhatások kísérleti meghatározása

Strukturális erők

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

Strukturális erők

Csak empirikus összefüggések ismeretesek (az elnevezés azzal függ össze, hogy ezeket az erőket a lioszféra tömbfázisétól eltérő strukturáltsága idézi elő)

1. 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:

V_T = V_A + V_R + V_S V_S: strukturális tag

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).

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).

HEMODIALÍZIS

Egy átlagos dializátor egy olyan mesterséges szűrő, melyben kb.

10.000 mikroszkopikus dializáló rostszál, vagy más néven dialízis membrán, kapilláris található. Ezekben az üreges, kb. 0,3 mm

átmérőjű féligáteresztő fallal rendelkező szálak belsejében áramlik a vér, míg a szálak között ellentétes irányba a dializáló folyadék halad.

A meghatározott molekula méretet meg nem haladó toxinok

(mérgező molekulák) elhagyják a véráramot a membránok falának pórusain keresztül. Innen egy öblítő oldat segítségével eltávolítják őket. Az életfontosságú anyagok és a vérsejtek a véráramban maradnak, mivel ezek már nem jutnak át a pórusokon.

http://www.vesebetegseg.hu/terapiak/dializis_fajtai/a_hemodializis_lenyege_menete.html

Szuszpenziók üledékképzése

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.

Demonstráció: kvarcpor vízben és hexánban

víz hexán

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

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.

2. Destabilizálás B:

A makromolekula jól szolvatálódik a diszperziós közegben (tehát nem adszorbeálódik).

Eredmény: kiszorulásos flokkuláció (“depletion flocculation”) Ok: ozmotikus effektus

Az aggregátumok szerkezete mechanikailag gyenge.

A víz kiszorul a részecskék közül.

Hígítja a külső, makromolekulás oldatot.

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.

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)