Kolloidkeemia (2)

Kolloidkeemia Kristian Leite 2012
Materjal/aine – Kalju Lott

1.) Dispergeeritud süsteemide klassifikatsioon

Dispergeeritud süsteem e. peenendatud süsteem – süsteem, kus on enamasti üks faas maatriksiks ja teine faas või faasid, mis on jaotatud väikeste tükkidena suurema faasi sees, kuid mitte molekulidena (nagu lahuses). Näiteks kolloidid .
Dispersioonikeskkond – analoogia lahusti. Nö. maatriks , milles on peenendatud kujul teine faas
Dispergeeritud faas – analoogia lahustunud aine. Aine, mis on dispersioonikeskkonnas peenendatud kujul.
Dispergeeritud faasi vaadeldakse lihtsustatuna kui kuupi. Kui see oleks ühes tükis, siis oleks ta kuup ruumalaga V. Dispergeeritud faas on aga peenendatud, mistõttu ruumala on jaotatud väiksemate kuupide kujul, mille summarne ruumala on endiselt V.
Pikkus l – väiksema kuubi pikkus
Peenestusaste δ –
Eripind – väikeste kuupide summarne pindala.
Pinnaenergia
Pinnaenergia
jaoks kehtib aga valem. Siin
on energia, mis on vajalik pinna temperatuuri hoidmiseks, kui pinda suurendada ühe ühiku võrra. σ on pindpinevus . Oluline on siin see, et pinnaenergia on võrdeline pindpinevusega, eripinnaga ja ruumalaga (s.t. kasvab kui need kasvavad).
Kui ruumala jääb samaks peenestamisel, siis eripind kasvab. Sellega koos kasvab ka pinnaenergia .

Klassifikatsioon osakeste mõõtmete järgi

, siis
jämedispersne.
sadestuvad
näeb mikrosk.
ei läbi filtreid
ei dialüüsu ei difundeeru
,siis kolloiddispersne
ei sadestu
näeb ultamikrosk.
vajab ultrafiltreerimist,
ei dialüüsu ei difundeeru
,siis
molekulaardispersne
ei sadestu
ei näe mikrosk.
läbib kõiki filtreid,
dialüüsub, difundeerub

Klassifiktatsioon faaside järgi

Dispersioonikeskkond
Disp. aine
Jämedispersne
Kolloiddispersne
Molekulaardispersne
Gaas
Gaas
Vedel
Tahke
udu, vihm
tolm,suits
aerosool
aerosool
gaaside segu
Vedelik
Gaas
Vedel
Tahke
Vaht
Emulsioon
Suspensioon
Vaht
Kolloidlahus
Kolloidlahus
Adsorbeerunud gaas (lahus) Lahus
Lahus
Tahke
Gaas
Vedel
Tahke
Tahke vaht
Tahke vaht
Segu
Tahke vaht
Tahke vaht
Tahke kolloidlahus
Adsorbeerunud gaas (lahus)
Tahke lahus n. kristallvedelik
Tahke lahus

Klassifikatsioon disp. keskkonna ja disp. faasi vastasmõju järgi

Lüofoobsed süsteemid n. hüdrofoobsed süsteemid - selles on dispersioonikeskkonna ja disp. aine vastasmõju nõrk. (n. parafiin vees)
Lüofiilsed süsteemid n. hüdrofiilsed süsteemid - selles on dispersioonikeskkonna ja disp. aine vastasmõju tugev. (n. mingi hüdrofiilne valk vees)

Klassifikatsiooni dispergeeritud faasi osakeste vastasmõju järgi

Soolid e. vabadisperssed süsteemid – neis pole disp. faasi osakeste vahel seoseid.
Geelid e. struktureeritud süsteemid – disp. faasi osakeste vahel on seosed, ning nad moodustavad struktuure, millesisesed omadused sarnanevad tahke aine omadustele.

2.) Kolloidsüsteemide valmistamise meetodid.

Kondenseerimismeetod

Kondenseerimismeetodi eesmärk on suurendada l ehk osakeste kogunemine suuremaks osakeseks. Seeläbi väheneb eripind
ja pinnanergia . Kuna energia väheneb, siis protsess on iseeneslik. Kondenseerimismeetodis on kõige olulisem hoopis protsessi õigeaegne peatamine soovitud kondenseerimisastme juures. Kondenseerimismeetodi kaks staadiumit on kristalliseerumise keskmete teke ja keskmete kasv.
Keskmete tekkeks on vaja kas kõrget üleküllastust (homogeenne) või madalat üleküllastust tahkete osakeste juuresolekul ( heterogeenne ). Selle kiirus on , kus
iseloomustab üleküllastumust.
Keskmed kasvavad tänu dispersioonile, seni kuni lahus on üleküllastunud. Osakesed lähevad dispers. kesk. üle kristallifaasi.. k on konstant, mis sõltub difusioonikonstandist ja difusioonitee pikkusest. ja
on üleküllastumuse aste.
Selleks, et dispersioon (keskmete kasvamine) oleks ühtlane peab keskmete tekkimise kiirus olema suurem kasvamise kiirusest e.
Meetodid on näiteks

• Lahusti vahetamine (NaCl veest benseeni )
  
• Aurude kondenseerimine
  
• Keemiline reaktsioon n.
  

Peenestusmeetod

Peenestusmeetodi eesmärk on vähendada l ehk teha suuremad osakesed väiksemaks. Seeläbi kasvab eripind
ja pinnaenergia . Energia kasvab, seega peame tegema tööd. Tuleb sealjuures saavutada selline tasakaal, et osakesed taas kokku ei läheks.
Peenestusmeetodil kasutatakse erinevaid meetodeid peenestamiseks.

• Mehaaniline meetod – kasutab mehaanilist tööd dispergeerimiseks n. kuulveski (tahke), kolloidveski ning ultraheli (vedel ja tahke)
  
• Elektrikaare meetod – ülitugev elektrivool elektroodide vahel aurustab aine, mis seejärel kondenseerub väikeste osakestena
  
• Peptisatsioon – nähtus, kus sademele lisatakse pärast sadestumist elektrolüüti ning segatakse ja moodustub kolloid . Selle tekkimise aluseks on osakese pinnal elektrilise kaksikkihi tekkimine, mis stabiliseerib väikest osakest (sadestunud kujul ei ole)
  

Selleks, et pärast peenestamist osakesed kokku ei läheks, kasutatakse surfaktante. Surfaktandid on ained, mis vähendavad vedeliku pindpinevust teise faasi suhtes. Nii vähendavad nad ka pinnaenergiat, sest pinnaenergia sõltub pindpinevusest. Seeläbi võib disp. faasi eripind kasvada e. võib moodustuda stabiilne kolloid.
Nii läheb benseen vees ilma surfaktandita kokku, sest benseen on hüdrofoobne ja seega üritab oma pinda vähendada. Teisisõnu, benseeni kolloid vees poleks ilma surfaktandita stabiilne. Kui aga lisada surfaktanti, siis väheneb benseeni pinnaenergia ja seega on ta võimeline olema ka olukorras, kus tema pind on suurem (kolloidina).
Surfaktandid on enamasti amfifiilsed ained e. neil on hüdrofoobne ja hüdrofiilne osa. Surfaktandid on näiteks seebid .

3.) Kolloidsüsteemide puhastamine.

Dialüüs

Nagu öeldud, läbivad kolloidosakesed enamus filtreid (n. filterpaber). Samas on olemas teatud filtreerivad ained, mis on läbitavad väikeste osakeste (n. ioonid , vesi), kuid mitte kolloidosakeste jaoks. Protsessi, kus kasutatakse selliseid filtreid kolloidsüsteemide puhastamiseks nim. dialüüsiks ( filtreerimine oleks analoog suurte osakeste korral)
Sõltuvalt kolloidosakeste suurusest võib kasutada erineva poori suurusega filtreid. Sealjuures mängib dialüüsis rolli nii poori suurus kui ka poori aine ja seda läbiva osakese elektriline laeng. Dialüüsi kiirendamiseks tuleb kolloidsüsteemi segada ning vajadusel filtreid vahetada.
Paljud dialüüsis kasutavad filtrid on süsivesikutel põhinevad n. tselluloosi derivaadid. Dialüüs on näiteks lahustuva soola eraldamine AgI kolloidist.

Ultrafiltratsioon

Ultrafiltratsioonis kasutatakse nagu dialüüsis filtrit , mida suudab läbida vesi ja väikesed osakesed, kuid mitte suured osakesed. Erinevus on aga selles, et ultrafiltratsioonis kasutatakse lisaks filtrile mõjuvat rõhku või imemisjõudu. Seetõttu on filter ka tugevamini fikseeritud.
Meile kõige tuntum ultrafiltratsioon on geelkromatograafia , kus filtriks oli poorse ainega kolonn . Väikesed osakesed ja veed läbivad kolonni mäletatavasti kiiremini kui suured osakesed. Kromatograafias kasutame ka survet , milleks on puhverlahuse surve kolonnis olevale vedelikule . Antud juhul küll suured molekulid ei jäe kinni, vaid liiguvad niisama aeglasemalt.
Lisaks toimub ultrafiltratsioon ka neerudes.

Elektrodialüüs

Põhineb samal meetodil, mis dialüüs. Lisatud on elektrodialüüsi korral kaks metallplaati (mille pinnal on filter), millel on erinevad laengud . Nii on nende vahel pinge. Selle mõte seisneb selles, et laetud osakesed liiguvad laetud metallplaadi juurde ja siis filtreeruvad. See kiirendab dialüüsi mõnede osakeste korral.

Tsentrifuugimine

Sarnaneb ultrafiltratsioonile selle poolest, et kasutatakse survet (tsentrifugaaljõudu). Samas ei kasutata tingimata filtrit. Tsentrifuugimisel sadestatakse tsentrifugaaljõuga tahked osakesed ja kolloid tuubi põhja, vesi ja väikesed osakesed (ioonid jne) jäävad vedeliku sisse. Need võib seejärel koos vedelikuga eraldada ning tsentrifuugitud sade seejärel viia üle puhtal kujul uude kolloidsüsteemi.

4.) Dispergeeritud süsteemide optilised omadused

Kolloidosakeste nägemiseks kasutatavad seadmed

Tavalisi optilisi mikroskoope ei saa kolloidosakeste nägemiseks kasutada. Masinad on võimelised küll piisavalt suurendama , kuid inimene pole võimeline teatud suurenduse juures enam osakesi eristama . Selle ületamiseks tuleb kasutada seadmeid, mille eraldusvõime ületab inimese oma.
Optilise vahendi resolutsioon e. eristamisvõime sõltub võrdeliselt valguse lainepikkusest. Seega, kui me tahame eristada väiksemaid osakesi, peame kasutama väiksemaid lainepikkusi (kuna on võrdeline). Sellised lainepikkused on näiteks elektronkiirtel. Seetõttu kasutataksegi kolloidosakeste vaatamiseks nn. elektronmikroskoope.
Elektronmikroskoope on mitut sorti. Kõikide jaoks on sealjuures vaja erilisi läätseid ja vaakumeid. Üks liik el.mikr on nn. skaneerivad elektromikroskoobid, millega saab ilusaid “mikrograafe”. Eriti täpsete mikrograafide saamiseks kasutatakse “pimeda tausta ” elektronmikroskoope (nim. ka ultramikroskoopideeks) , kus saadud kujutisest filtreeritakse välja elektronkiire hajumise tõttu tekkinud taustavalgus. Saadud kujutised tunneb ära täismusta tausta järgi.
On olemas ka ultramikroskoope, mis on olemuselt valgusmikroskoobid. Kui tavalises valgusmikroskoobis valgustatakse objekti pealt ja tumenemise järgi määratakse eseme kontuur , siis ultravalgusmikroskoobis valgustatakse objekti kõrvalt. Juhul kui nii uuritakse kolloidosakesi, põhjustab selline valguse suunamine valguse hajumist, mida saab seejärel läbi skoobi näha. Saadud pilt on hägune, kuid hägusus on korrapärane ning seda pilti saab täpsustada, saades nii korraliku pildi kolloidosakesest.

Valguse hajumine ja kolloidsüsteemide hägusus

Kui valgust kiirata läbi aine, siis osa sellest peegeldub, osa neeldub ja osa läbib selle. Osa neeldunud valgusest omakorda kiirgub allika suunas tagasi. See tuleneb elektronpilvede käitumisest, nimelt on nad võimelised neelama teatud energiakvante (valgust). Nii lähevad nad ergastatud olekusse, millest on nad võimelised energiakvante (valgust) tagasi kiirgama . Mõnikord neelavad nad kindlat tüüpi valgust (kindlat värvi tähendab) ja kiirgavad teist tüüpi valgust.
Juhul kui valgus läbib kolloidsüsteemi, siis on mitu võimalust. Kui valgus läbib jämedispersse süsteemi (sogane vesi), siis valgus neeldub, peegeldub ja hajub suurte kolloidosakestega kokkupuutel. Seeläbi tundub meile, et süsteem on “hägune”, isegi kui me osakesi ei suuda eraldada. Suurte osakeste jaoks kasutatakse hajumisel nn. Mie valemeid.
Kui valgus läbib kolloiddispersse süsteemi, kus valguse lainepikkus on suurusjärk suurem kolloidosakese suurusest (nanomeetrites), siis kasutatakse nn. Raleigh mudelit. Oluline eeldus selles mudelis on, et iga kolloidosake on mitte ainult valgusallikas (vt. ülal), vaid ka punkt. Selle mudeli jaoks kasutatakse Raleigh valemit.
; I-intensiivsus, n-murdumiskonstandid, λ-lainepikkus
Raleigh valemi kõige olulisem osa on see, et hajunud valguse intensiivsus sõltub võrdeliselt suurusesse . Seetõttu sõltub hajutatud valguse intensiivsus väga tugevalt sellest, mis lainepikkusega (mis värvi) see valgus on. Nii on hajunud valguse hulgas rohkem madala lainepikkusega valgust (n. sinine). Seetõttu on kusjuures ka meri sinine ja taevas sinine (päeva ajal), sest hajumisel on sinise valguse värvus intensiivsem.
Veel kolm olulist asja selle valemi juures on, et intensiivsus kasvab kontsentratsiooni kasvades ning osakese mõõtmete kasvades (I~). Viimaseks on kahe võrdse murdumisnäitajaga osadega kolloidi korral hägusus väga väike.
Viimaks, kui meil on tegu molekulaardispersse süsteemiga, siis on enamasti valguse hajumine seda väiksem, mida homogeensem on süsteem. Täielikult läbipaistev saabki olla ainult täielikult homogeenne süsteem, isegi lahustes võib olla vähesel määral hägusust.

Valguse neeldumine

Valguse neeldamist kirjeldab gaaside ja vedelike jaoks Lambert- Beeri valem.
– siseneva valguse intensiivsus I – väljuva valguse intensiivsus, k-neeldumistegur, c-kontsentratsioon, l-lahusekihi paksus
Sealjuures ; B on lahuse optiline tihedus.
Mida saab valemist järeldada? Kõige olulisem on see, et intensiivsus on pöördvõrdelises suhtes kontsentratsiooni ja lahuse paksusega. Teisisõnu, lahusest väljuv valgus on seda nõrgem, mida paksem on lahus ja mida suurem on aine kontsentratsioon (suht ilmselge)
Lisaks on veel konstant k. See konstant on pöördvõrdelises seoses lainepikkusega λ. See aga tähendab omakorda, et väljuva valguse intensiivsus on võrdelises seoses lainepikkusega. Teisisõnu, mida suurem on lainepikkus ( punasem valgus), seda rohkem ta läbib ja vähem neeldub. Seetõttu on kusjuures ka taevas punane, kui päike loojub . Atmosfääris neeldub peamiselt madala lainepikkusega (sinine) valgus ja alles jääb ainult kõrge λ (punane) valgus.

5.) Difusioonikonstandi ja difusiooni sügavuse avaldise tuletamine .

Difusioonikonstandi tuletus

Olgu meil süsteem, mis on mõtteliselt silinder x-telje ümber pindalaga S. Olgu selles vedelik, milles on mingi aine heterogeense kontsentratsiooniga . Liikudes mööda silindrit pikkuse dX võrra muutub konts. dC võrra. dC/dX nimetatakse kontsentratsiooni gradiendiks. Kontsentratsioon üritab end võrdsustada kogu silindris (et oleks tasakaal).
α.) Gradiendi kohta kehtib järgmine seadus nn. Ficki I seadus.
See seadus tähendab, et ainekoguse liikumiskiirus, mis liigub kontsentratsiooni tasakaalustamiseks on võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga.
Samas kirjeldab ainekoguse liikumiskiirust ka järgmine seadus
Paneme selle kokku ülaloleva valemiga. Siis saame, et
β.) Kirjeldame nüüd ühe osakese liikumist mööda x-telge kontsentratsioonigradiendi suunas. Nagu näha Ficki seadusest, on liikumine seda kiirem, mida suurem on konts. gradiendi muutus. Sellest tulenevalt on ka osakest liikuma panev jõud kasvab seda kiiremini suurem, mida suurem on konts. muutus. Kasutame antud juhul jõu analoogina keemilist potentsiaali.
Kui liikuda mööda silindrit nii, et toimub konts. muutus dC, siis on vastav liikumapaneva potentsiaali muutus järgmine ühe mooli osakeste jaoks
Kuna me antud juhul uurime üht osakest, siis jagame selle avogadro arvuga (boltzmanni konstant)
Kui aga osake liigub, siis mõjub tema vastu jõud. Vedelikus oleks see viskoossus . Kuna me uurime osakest, siis oletame et liikuv osake on ühtlasti punktmass, mis avaldab survet punktpindalale. Sellisel juhul iseloomustab viskoossust valem.
Newtoni kolmas seadus ütleb meile, et mõju ja vastasmõju on võrdsed, seega. μ=μ
γ.) Paneme α ja β saadud valemid kokku
See ongi difusioonikonstandi avaldis , k on Boltzmanni konstant, T on temperatuur, f on viskoossustegur.

Difusiooni sügavuse avaldis

Võtame Ficki I seadusest tuletise x-i kaudu
, kui D= const siis

6. Kolloidlahuste osmootne rõhk.

Defineerime esiteks osmootne rõhk.
Olgu meil selleks kaks faasi α ja β.
α ja β vahel on osaliselt läbilaskev membraan ( piirpind ).
Nende faaside kontsentratsioonid on erinevad, toimub molekulide liikumine keemilise potentsiaali ajendil.
Rõhk, mis oleks vaja rakendada selle liikumise vastu, et liikumine peatuks, olekski osmootne rõhk π (Pa). Olemuselt on see seotud seega keemilise potentsiaaliga.
Van’t hoffi võrrand
või
Leiame π1 ja π2 suhte
Sellest järeldub, kuna , eeldame et molekulide arv on sama
Siit võibki järeldada, et osmootne rõhk kasvab PÖÖRDVÕRDELISELT molekuli suurusega. Järelikult seisneb kolloidsüsteemide erilisus selles, et π on palju väiksem. Seda seepärast, et molekulide suuruse tõttu on kontsentratsioon väiksem.

7. Sedimentatsiooni tasakaal.

Kujutame ette sadenemisel tasakaalulist olukorda. Sadestumisel toimub [massiülekanne] . Samas toimub see kahes suunas, difusiooni ja sadestumise protsessidele vastavalt.
Difusiooni korral on [massiülekande] avaldis järgmine (Ficki seadus)
Sadestumise korral aga
Seega kui on saavutatud tasakaal, siis
Ehk teisisõnu sadestumine ja difusioon on tasakaalus.
Mida aga öelda sadestumiskiiruse kohta? Uurime seda ühe osakese jaoks
Ühele osakesele mõjub sademustise jaoks raskusjõud
Igale jõule on olemas vastassuunaline jõud, mis on sellega võrdne. Antud juhul sisehõõrdejõud (viskoossus)
Kui nad on võrdsed, siis
Avaldame valemi kiiruse jaoks, selleks arvestame ,et
~
Järeldame siit mõne huvitava asja. Esiteks näeme, et osakese tihedus peab olema sadestumiseks suurem keskkonna tiheduest (ρ0).
Teiseks, sadestumise kiirus sõltub osakese raadiusest nagu . Järelikult sadestumise kiirus kasvab kiiresti osakese suuruse kasvades.

8. Laplace võrrandi tuletamine.

Eelmises ülesandes saime järgmise valemi.
Teisisõnu, võime valemi kirjutada
Aga eelmises osas saime lisaks, et
Seega
Viime c sisaldavad liikmed vasakule, ülejäänud paremale.
Võtame nüüd integraali, c1 on konts x1 kaugusel, c0 x0
Teeme järgmised asendused
Oletame, et x1 on kõrgus h, ning h0 on 0.
Gaaside korral võib kasutada rõhkusid kontsentratsioonide asemel.
See ongi laplace-i võrrand.
Järeldame siit midagi huvitavat. Näiteks mida suurem on h, seda suurem on P0 ja P1 vahel erinevus (P1 väiksem). Tuletame veel ka kõrguse, seda saab kasutada näiteks aparaatides kõrguse määramisel rõhu järgi.

9. Viskoossus

Mis on viskoossus? Põhimõtteliselt on see faasi eri kihtide võime takistada teiste kihtide liikumist või faasi osade võime avaldada vastupanu teise keha liikumisele.
Näiteks kui rannas üritada jalaga vett üles lüüa, siis sügavale jõudes on see juba päris raske, sest liikuvat kihti takistab alumine liikumatu kiht. Kui aga rannas juba sügavale jõuda ja üritada “kõndida”, siis võib veenduda, et liikumine on küll takistatud (mitte nii kiire kui õhus).
Me tahame aga kirjeldada mõju, mis on kolloidosakestel viskoossusele. Seda kirjeldab Einsteini valem
α on kujust sõltuv koefitsent , φ on mahu osa mida moodustab kolloidosakesed
Viskoossusel on kolloidsisalduse järgi kolm liiki. Üks on hajuspeenestatud süsteem, kus on peamiselt lahus.
Teine on siduspeenestatud süsteem, mis on “paksude” lahuste korral n. vere korral. Selles ühendab kahte osakest jõud, mida nimetatakse koagulatsioonisidususeks
Kolmas on faas, selles on jõuks faasisidusus.
Kolme faasi jõud erinevad jõu suurusjärgu võrra.

Viskoossuse valem

on gradient , teisisõnu kiiruse muut ühest kihist teise üleminemisel.
η on viskoossus, selle ühik on puaas .

Njuutoni ja mittenjuutoni vedelikud

Njuutoni vedelike korral on viskoossus konstantne , mittenjuutoni vedelike korral on sõltuv nihkepingest e.
Mittenjuutoni vedelikud on näiteks kiuliste makromolekulide lahused või kolloidid.
Üldjoones iseloomustab nihkepinget järgmine valem
k on konstant

10. Vedeliku viskoossuse temperatuuriolenevuse määramine.

Esimene analüüs

Meil on juba saadud valem
Lihtsustame valemi, tuues liikmed konstanti k.
Siit võime järeldada üldiselt, et viskoossus on tihedusega võrdelises seoses. Tihedus on aga temperatuuriga pöördvõrdelises seoses. Järelikult on viskoossus temperatuuriga pöördvõrdelises seoses. Teisisõnu, temperatuuri kasvades viskoossus kahaneb.
Valem ei kirjelda siiski täpselt viskoossuse väärtust.

Teine analüüs

Täpset temperatuurisõltuvust kirjeldab aga Arrheniuse valem. Arrheniuse valem on järgmisel kujul viskoossusel
Siit
Siit järeldub, et viskoossuse naturaallogaritm sõltub pöördvõrdeliselt temperatuurist, nagu nägime ka enne.

Määramine

Määramisel kasutaksegi teist meetodit. Kui me teame mitmet temperatuuri ja viskoossuse väärtust, võime koostada graafiku ja selle valemi järgi leida konstandid k.a. aktivatsioonienergia .

11. Pinna vaba energia, pindpinevus, pindaktiivsus, pindliig .

Pinna vaba energia

Pinna energia olemust kirjeldab valem
ongi pinnaenergia ja see iseloomustab koguenergia seda osa, mis sõltub eripinnast, mitte ruumalast.
Pinnal on aga ka nn. vabaenergia . Vaba energia üritab üldjuhul vähendada vedeliku pinda. Seda seepärast, et pinnapealsetel molekulidel on suurem pinnaenergia kui pinnaseesmistel molekulidel. Seega on pinna vaba energia energia vahe, mis on pinnapealse ja pinnasisese molekuli vahel.
Vaba energiat iseloomustab valem
Sealjuures on vabaenergia muudu valem järgmine.
Nagu võib arvata, oleks pindpinevuse avaldis seega järgmine.
Mis on siis pindpinevus? See ongi tegur σ. Seda nimetatakse ka pinna vabaenergiaks. Teisisõnu, olemuselt on ta sarnane G-le ülesolevates valemites .

Pinna vaba energia järeldused, pindpinevus

Seega võib pindpinevust defineerida kahel moel.
Kui tööd, pindpinevus on seega töö, mis kulub vedeliku pinna suurendamiseks ühe ühiku võrra.
Kui nähtust, pindpinevus oleks seega nähtus, kus vedeliku piirpinnale mõjub jõud vedeliku pinna vähendamise suunas.

Pinna vaba energia järeldused, adsorptsioon, absorptsioon

Järelikult pindpinevuse vähendamiseks peame vähendama pindpinevust () või pindala ()
Pindpinevuse vähendamiseks ei saa ilmselgelt muuta aine olemust. Kuid saab muuta süsteemi. Nii võib sättida süsteemi ümber nii, et piirpinnal on madala pindpinevusega molekulid. See nähtus on ADSORPTSIOON .
Adsorptsioonis koguneb pinnale adsorbaat, pinnasisene aine on adsorbent .
Sealjuures pindaktiivsed ained on need ained, mis on oma loomu poolest adsorbaadid (kogunevad meelsasti pinnale) N: hüdrofoobse ja hüdrofiilse aine piirpinnale loogiliselt võiks koguneda seebid (amfifiilsed ained).
Absorptsioonis liigub aine aga justnimelt pinna sisemusse , n. valguse absorptsioon või gaasi absorptsioon.

Pindliig

Pindliig on suurus, mis iseloomustab faasi komponenti.
Faasil on kaks kihti. Üks neist on pinna sisemus. Teine on pinnakiht, mis kujutab endast faasi eralduspinda.
Komponent võib olla sisemuses või pinnakihis
Pinnaliig on defineeritud selle järgi valemiga
või

Pindliig ja pindaktiivsus

Pindaktiivsust iseloomustab aine järgmine väärtus
See iseloomsutab pindpinevuse muutumist kontsentratsiooni järgi, teisisõnu see näitab seda, kas pindpinevus kasvab või kahaneb konts. muutudes .
Selle suuruse muutudes Γ muutub vastupidises suunas.
Järelikult kui see on väiksem nullist, pinnaliig suurem, komponent koguneb pinnakihti.
Kui suurem nullist, pinnaliig väiksem, komponent koguneb pinna sisse
Kui võrdne nulliga, siis komponendi kogus pinnakihis ja pinna sees on võrdne.

Laplace’i I seadus

Pindpinevuse tõttu on vedeliku pind enamasti kõver. Seda iseloomustab Laplacei seadus.
See on lihtne seadus, mille abil saab kirjeldada n. tilkade kuju.
on kapillarne rõhk, kõverpinnaga eraldatud kahe faasi rõhkude erinevus.
Nagu valemist näha, mida väiksem on r (osakese mõõtmed), seda suurem on kapillaarne rõhk. Mida suurem on kapillaarne rõhk, seda lähedasem on tilga kuju sfäärile.

12. Adsorptsioon

vt. 11 (sissejuhatus), täpsemalt 14. kuni 21.

Adsorptsiooni liigid

Adsorptsiooni liigid on kemosorptsioon (side adsorbendi ja adsorbaadi vahel) ning füüsikaline adsorptsioon (VdW jõud)

Adsorptsiooni astmed pindaktiivsete molekulide näitel

Pindaktiivsel molekulil on enamasti polaarne ja mittepolaarne rühm. Tüüpiline pindaktiivne molekul on fosfolipiid polaarne pea mittepolaarne saba.
Esimeses staadiumis „kahemõõtmeline gaas“ on pindaktiivse aine kontsentratsioon väike. Molekulid on paigutunud adsorbendi pinnale umbkaudselt horisontaalselt, mittepolaarsed sabad „lesivad“ absorbendi pinnal. Sellisel pinnakihil on suhteliselt suur pindpinevus.
Teises staadiumis „ saarekesed “ on pindaktiivse aine kontsentratsioon suurem. Molekulide sabad lähevad püstisesse asendisse, molekulid on umbkaudu vertikaalselt absorbendi pinnal. Sellisel pinnakihil on toimunud pindpinevuse langus (vt. valem)
Teisest kolmandasse faasi minnes saarekesed liituvad, kogus kasvab.
Kolmandas staadiumis „monomolekulaarne kiht“, kus on suur pindaktiivse aine kogus. Molekuli sabad on püstised ja molekulid on vertikaalselt. Sellisel pinnakihil on pindpinevus madal ja muutub saarekestega võrreldes vähe.

Adsorptsiooni erinevused

Tuntumate amfifiilsete molekulide seas ( karb . hapete) süsinikahela kasvamisel ühe süsiniku võrra kasvab pindaktiivsus ~3 korda.
See seletab ka, miks kõige paremad pindaktiivsed ained on pika süsinikahelaga molekulid n. seebid ja fosfolipiidid.

13. Pindpinevuse määramise meetodid.

Kapillaarse tõusu meetod

Kapillaarse tõusu meetodis on kesksel kohal kapillaari aparatuur
See kujutab endast kapillaari vedelikuga, kapillaaril on oma diameeter ja vedelikusambal kõrgus. Vedelikul on tihedus, lisaks on märgumisnurk γ (sageli ~0) ning konstant g.
Pindpinevusjõu valem on.
ehk
Kui , siis
Katses on meil olemas vedeliku tihedus σ ja konstant g. Kõrguse me mõõdame. Raadius on kas olemas või ei ole. Kui on, siis on lihtne. Kui ei ole, siis eelnevalt leitakse kõrgus tuntud pindpinevusega vedeliku järgi. Seda kasutatakse kalibreerimiseks. Sellel meetodil ei pea me raadiust teadma. Selle meetodi valem

Stalagmomeetriline meetod

Pindpinevusjõu valem on siin
Selle vastassjõud on raskusjõud
Seega
See on stalagmomeetri sisuline valem. k on lähenduskonstant, n tilkade arv, V tilkade koguruumala, ρ vedeliku tihedus
Praktikas aga sooritatakse lähendus. See sobib lahjade vesilahuste uurimise korral. Nimelt eeldatakse, et ρ=ρ=1. Sellisel juhul
Sellisel juhul on meetod mõistetav. Leiame käsiraamatust või katseliselt kolm tundmatut liiget ja saame selle järgi otsitava liikme.

Mulli suurema rõhu meetod

See on kapillaarmeetodi variant. Ainult selle asemel, et sundida vedelik kapillaari, sisestatakse J kujuline kapillaar vette ja avaldatakse selles olevale vedelikule rõhku. Mõõdetakse rõhk, mis on vajalik ühe tilga surumiseks teise vedeliku sisse. Sellisel juhul
σ on pindpinevused, p on rõhud. Leiame kolm tundmatud liiget, nende põhjal neljanda otsitava liikme.

14. Gibbsi adsorptsioonivõrrandi tuletamine.

Tuletuse alused

Tuletame meelde, et meil oli pinna vabaenergia G, mille me ennem defineerisime.
G on oma olemuselt vaba energia, seega kehtivad talle vaba energia avaldised . Peamine neist on järgmine.
Kahekomponendilises süsteemis sõltub süsteemi vaba energia aga gibbsi pinna energiast ning gibbsi ruumi energist. Moodustub avaldis, kus kaks esimest liidetavat iseloomustavad pinna energiat, neli viimast aga ruumi energiat.
Eeldame antud mudelis, et dP=dT=0 (isobaarne, isotermiline). Valemite kombineerides saame, et
ja
on antud juhul PINDLIIA moolide arv.

Tuletuse jätk, sisemuse keemiliste potentsiaalide reegel

Kehtib järgmine reegel sisemuse moolide arvu kohta
Siit saame, et
Järelikult
See aga on pindliig
See ongi Gibbsi adsorptsioonivõrrand

Gibbsi adsorptsioonivõrrandi teine tuntud vorm

Siit asendame osad liikmed Z
Sealjuures
on eelpool mainitud pindaktiivsus

15. Adsorptsiooni isotermid : Henry , Langmuiri ja Freundlichi isotermid.

Pindpinevuse muutumine, k

Pindpinevuse muut dσ sõltub kontsentratsiooni muudust dC. Seos on järgmine
See tähendab põhimõtteliselt, et pindpinevus kahaneb kontsentratsiooni kasvades ning selle kahanemise määr sõltub veel lisaks konstandist k

Henry isotermid

Henry isoterm kõige lihtsamal kujul.
CP on konts pinnakihis, CG on kontsentratsioon gaasifaasis. k on tasakaalukonstant
Kasulikum on see sellisel juhul, kui teeme lähenduse.
Henry isotermi teises kujus kasutatakse eeldust, et tegu on madala konts. gaasidega, mille käitumine on lähedane ideaalgaaside omale. Sellisel juhul kehtivad järgmised lähendused
p on rõhk
Seega
See on Henry isoterm. See annab seose pindliia ja gaasi rõhu vahel gaasifaasis, nagu näha see on võrdeline. Seda saab kasutada ideaalgaasi-lähedaste madalate konts (rõhuga) gaaside jaoks

Langmuiri isotermid

Langmuiri isotermil on kaks tuntud kuju ( tuletis all). Üks on järgmine
Teine on järgmine
Teine valem on neist väga huvitav. Näeme, et kui p on väike, siis saame sarnase valemi Henry isotermile. Kui aga p ei ole väike, siis võime järeldada, et Γ=f(p) iseloomustav joon on kõverjoon, mitte sirge.
Esimene valem sarnaneb sealjuures ühele Henry isotermi kujule (üleval)

Freundlichi isotermid

Viimane isoterm kehtib ainult keskmiste konts (keskmiste p) piirkondades.
Selle esimene kuju on järgmine
Teine kuju

Graafik

a – siin kehtib Henry isotermi tingimus, p umbes 0
b/c – p on nullist erinev, b (langmuir) ja c (freundlich)
d – siin
Graafikul on kolm piirkonna. Piirkonnas a kehtib Henry isoterm. Piirkonnas bc ja d kaks teist isotermi. Sealjuures piirkonnas d
on võrdne

16. Langmuiri adsorptsiooni isotermi tuletamine. Langmuiri adsorptsiooni isotermi määramine pindaktiivse aine vesilahuse ja õhu piirpinnal.

Tuletus esimesel kuju

Selle eeldused on järgmised.
Esiteks adsorptsioon on analoogiline keemilisele reaktsioonile. Sarnased jõud põhjustavad adsorptsiooni, mis keemilisi sidemeid . Adsorptsiooni lõppedes on saavutatud piirväärtus
Teiseks adsorptsioon toimub adsorbenti aktiivsetele tsentritele, kus on ebaühtlused. Keskmed on lokaliseeritud, adsorbaat ei saa liikuda mujale peale tagasi gaasifaasi.
Kolmandaks puudub vastastikune toime pinnakihis adsorbendi molekulide vahel.
α.) Langmuiri tingimuste järgi on tasakaaluseisundis saavutatud tasakaal DESORPTSIOONI ja ADSORPTSIOONI vahel.
Siin on järgmised muutujad (1-θ) on adsorbendist VABA PINNA OSA. teeta on adsorbendi poolt HÕIVATUD PINNA OSA. kA ja kD on konstandid vastavatale protsessidele
β.) Tasakaalutingimustes nad siis võrduvad, sellisel juhul saab avaldada teguri teeta(θ).
ω.)θ on võrdne pindliigade jagatisega, saame esimese langmuiri isotermi tuletise tulemuse
Teise kuju saab sellisel juhul kui korrutada p/(k+p) nimetaja lugeja teguriga ning üle minna p~C

Isotermi määramine piirpinnal

Piirpinnal on soovitatav kasutada valemit osarõhkude või kontsentratsiooniga. Otsitava liikme
leiame järgmisel meetodil
Kalde ja y telje lõikepunkti järgi leiame suurused (Excel)
sealt saame ka k’p korrutise (kalde järgi). Nii leiame kõik isotermi kirjeldamiseks vajalikud liikmed, e. funktsiooni pindliig=f(p)
Ainus raskus võib tekkida pindliia määramisega. Selleks võib kasutada Gibbsi ads. võrrandit, kuid tuleb leida pindaktiivsus. Pindaktiivsuse leidmise üheks meetodiks on leida
ja võtta sellest tuletis . Lisades selle ette miinuse, saamegi pindaktiivsuse väärtuse. Pindaktiivsuse võib leida ka ordinaattelgede meetodil.

17. Freundlichi adsorptsiooni isotermi määramine pindaktiivse tahke adsorbendi ja orgaanilise happe vesilahuse piirpinnal.

Selle meetodi kasutamises seisneb mõte selles, et tahke adsorbent (aktiivsüsi) adsorbeerib osa happest oma pinnale. Seeläbi väheneb happe konts lahuses. Konts saab kindlaks määrata tiitrimisega .
Pindliiga võib kirjeldada nii pindliiana kui adsorbeerunud aine hulgana a. Kasutame antud juhul a Γ asemel
See avaldub valemist (freundlichi isoterm)
Nagu eelmises näites on siin ka tundmatud konstandid, nende määramine ongi nn. isotermi määramine.
Siit tulevadki konstandid. 1/n on tõus. lnk võib leida y-telje lõikepunkti järgi.
Kalde ja y telje lõikepunkti järgi leiame suurused (Excel)

18. Polümolekulaarne adsorptsioon (BET). Adsorptsiooni isotermide põhitüübid.

Polümolekulaarne adsorptsioon

BET tingimused on teistsugused, kui need, mis kasutati Langmuiri isotermi jaoks
1. Adsorptsioon on mitmekihiline
2. Adsorptsioonis tekib esimene kiht faasi pinnale adsorbendi ja adosrbaadi vahel VdW jõududega, järgnevad kihid kondendseerumisega
3. Adsorbendi osakeste vahelised vastasmõjud puuduvad (ei arvestata)
4. Adsorbendi kihtide ülesehitamiseks ei pea olema esimene kiht täidetud
BET mudeli kõige tavalisem võrrand on järgmine (Palm, wikipedia)
(EXCEL)
See kuju on olulisim, sest siit saab isotermi määrata. Koostades graafiku järgmise valemiga, saame leida y teljega lõikepunkti ning kalde kaudu Γ ja C, konstandi.
Lõpuks BET graafik . Sellel on iseloomulik „S“ kuju. Esimeses astmes moodustub monomolekulaarne kiht, teises toimub kondenseerumine . Vahepeal pindliia kasv aeglustub.

Adsorptsiooni isotermide põhitüübid.

Esimene tüüp on selline, kus kirjeldatakse ainult monomolekulaarset adsorptsiooni. Seda iseloomustab Langmuiri võrrand. See kirjeldab sellist olukorda, kus on tugev vastasmõju adsorbendi ja adsorbaadi vahel (kemosorptsioon), nõrk üksteise vahel (kondenseerumist ei toimu
Teine tüüp on selline, kus toimub polümolekulaarne adsorptsioon. Seda iseloomustab BET mudel. See kirjeldab sellist olukorda, kus on kaks faasi – monomolekulaarse kihi moodustumine ja kondensatsioon .
Kolmas tüüp on selline, kus toimub valdavalt kondensatsioon. Seda iseloomustab iseloomulik graafik. See kirjeldab olukorda, kus adsorbaadi ja adsorbendi vaheline vastasmõju on nõrk. Sealjuures on vastasmõju adsorbendi-adsorbaadi ja adsorbaadi-siseselt sarnane.
Neljas tüüp sarnaneb teisele. Ainus erinevus on see, et toimub hüstereesi nähtus. Rõhu tõstmisel ja alandamisel on pooride täitmine erinev.
Viiendas tüübis on poori täitmine taas erinev, ainult toimuv protsess on kondensatsioon (sarnane kolmandale tüübile.

19. Kapillaarkondensatsioon.

Kapillaarkondensatsioonis arvestame kahte eelnevalt mainitud valemit – laplacei võrrandit ja kapillaartoru kõrguse valemit.
Nende kombineerimisel saame peamise kapillaarkondensatsiooni iseloomustava valemi Thomson Kelvini võrrand. Selle teine kuju arvestab ka kumerust ja nõgusust.
Teeme teisest T-K võrrandist teise kuju ja järeldame
r on KÕVERUSRAADIUS.
Kui kõverusraadius on positiivne, siis on exp väiksem ühest, järelikult ph suurem kui p0
Kui kõverusraadius on negatiivne(nõgus), siis on exp suurem ühest, ph väiksem kui p0
Nagu võib valemist näha võib olla peamiselt kaks olukorda (ph suurem p0) või väiksem.
Esimeses olukorras on aururõhk kapillaaris VÄIKSEM. Järelikult toimub kondensatsioon, KAPILLAARKONDENSATSIOON. Siit võib omakorda järeldada, et kui vedelik märgab kapillaari seinu, siis aur kondenseerub kapillaarides vedelikuks. Selle nähtuse mehaaniline seletus oleks see, et kumeralt pinnalt on kergem aurufaasi minna kui nõgusalt.
Teises olukorras on aururõhk kapillaaris suurem. Järelikult toimub adsorptsioon tasasele pinnale, ADSORPTSIOON. Siit võib järeldada, et kui vedelik ei märga kapillaari seinu, siis aur adsorbeerub tasasele pinnale eelistatult, ei kondenseeru.

20. Elektrolüütide adsorptsioon.

Selle jõud

Elektrolüütide adsorptsioonide korral on adsorptsiooni taga elektrostaatilised jõud. Järelikult toimub polaarse adsorbaadi adsorptsioon vastasmärgilise ning polaarse adsorbendi pinnale. See toimub näiteks tahke soola pinnal lahustunud soola lahuses.

Selle erinevused

Selline adsorptsioon on seda tugevam, mida suurem on iooni laeng. Seega Al3+ on parem adsorbaat kui Na+
Adsorptsioon on seda tugevam, mida väiksem on hüdratatsiooni aste. See sõltub omakorda molekuli raadiusest, suuremad hüdrateeruvad vähem. Nii on head adsorbaadid I, Cs, Ra. Hüdratatsiooni mõju on tingitud sellest, et hüdratatsiooni korral on ioonid kaetud vastasmärgiliste (osalaengutega), mis takistavad elektrostaatilisi vastasmõjusid.

Selle mehhanism (joonisega)

Kirjeldame seda joonisega. Olgu antud juhul paigutatud soola lahusesse lahustumatu soolakristall . Oluline on see, et sool sisaldab sama aniooni või katiooni , mida soolakristall.
Joonis kirjeldaks näiteks AgI paigutamist KI lahusesse. Nagu näha, toimub kristalleerumise jätk, kristallstruktuuri ehitatakse I ioonidega. Nende suhtes vastastikku koonduvad K ioonid (endiselt lahuses)

21. Vahetusadsorptsioon. Ioonvahetus muldades.

Vahetusadsorptsiooni mehhanism

Mehhanism on lihtne. Kui viia elektrolüütilise adsorptsiooni läbinud faas ( kristall ) teise lahusesse, siis teatud puhkudel võib toimuda ioonide vahetus, kus pinnakihis vahetuvad ühed ioonid teise vastu.
Vahetusadsorptsioon on sarnane keemilisele reaktsioonile. Protsess on pööratav enamasti (kuid mitte alati) ning üldjuhul aeglasem kui tavaline molekulaarne adsorptsioon.
Vahetusadsorptsiooni käigus võib muutuda lahuse pH

Vahetusadsorptsiooni agendid

Need agendid võivad olla happelised (katioonide vahetajad), aluselised (anioonide vahetajad), amfoteersed (vahetavad mõlemaid)

Ioonvahetus muldades

Muldades iseloomustab muldasid vahetusmahtuvus. See on ioonide kogus, mida on muld võimeline vahetama . Mida suurem see on, seda kvaliteetsem muld, sest seda rohkem on võimeline muld rikastuma taimedele vajalike ioonidega.
Ioonide vahetamisel vahetatakse üldlevinud (Ca Mg) või vähekasulikud (H) kunstlikult või looduslikult nende vastu mis on taimedele kasulikud ja pidevalt ära tarvitatakse (NH4 K). Üldlevinud ioonid võib vahetada väetise või mikroorganismide/muude organismide tegevusega . „Kangekaelsed“ ioonid ( prootonid turbas) aga kunstlikult, n. lubja lisamisega.
Muldade ioonid avaldavad mõju ka maakide moodustumsiele. Raskemad metallid uhutakse „alla“, kus nad seonduvad kivimitele. Lisaks ka põhjaveele, kuhu koguneb erinevaid ioone, näiteks Ca ja Mg, nendest saab lahti vee pehmendajaga (isegi ioonvahetajad).

22. Märgumine. Kohesioon . Adhesioon .

Märgumine ja märgumisnurk

Märgumise juures on määravas rollis märgumisnurk teeta.
Märgumisnurga määramiseks joonistatakse tilga kõverjoonele puutuja . Nurk moodustub puutuja ja pinnatasandi vahel.
Märgumist iseloomustab joonis ja kolm võimalust
Esimene võimalus – tilk valgub laiali, moodustub monomolekulaarne kiht (monomolekulaarne adsorptsioon)
Teine võimalus – tilk märgab tahket pinda osaliselt, moodustub tervanurkne märgumisnurk
Kolmas võimalus – tilk ei märga tahket pinda, moodustub kerakujuline tilk ja nürinurkne märgumisnurk
Märgumist iseloomustav valem on nn. Lap- Jungi võrrand
Saadud nurga väärtuse järgi.
0 täielik märgumine (adhesioon)
0-90 osaline märgumine (teine võimalus)
90-180 mittemärgumine (kolmas võimalus)
180 mittemärgumine täielik (kolmas võimalus erijuth)

Märgumise praktiline kasutus

Sõltuvalt märgumisest soovivad faasisisesed osakesed jääda kas faasi sisse (märgub) või väljuda faasist (jõuda piirpinnale).
Segades maaki veega, märgub üks maagi komponendist . Mittemärguvad komponendid märguvad vähem. Juhtides sellisesse lahusesse õhumulle, viiakse vahuna kaasa mittemärguvad komponendid (pinnale), märguvad komponendid sadestuvad põhja.

Kohesioon

Kujutame ette silindrit, mis moodustab ühe faasi. Selline silindrikujuline faas võiks poolestuda, misläbi moodustuks kaks faasi, lisanduks kaks uut pinda. Seega pinnaenergia kasvab ning on vaja teha tööd.
Faaside omadust vastu panna aine dispergeerimisele nimetatakse kohesiooniks.
Tööd kohesiooni ületamiseks nimetatakse kohesioonitööks. Joonisel kujutatud ühe pindalaühiku kohta

Adhesioon

Kujutame ette kaht faasi, mis on seotud piirpinnaga. Selle piirpinna katkestamiseks on vaja teha tööd, sest pinnaenergia kasvab pindade lisandumisel.
Faaside omadust kokku liibuda nimetatakse adhesiooniks ja selle ületamiseks vajaminevat tööd adhesioonitööks.

23. Kohesioonitöö ja aurustumissoojus . Dupre võrrandi tuletamine.

Kohesioonitöö

Kohesioonitöö on väljendatav aurustumisentalpiaga.
Juhul kui P,T=0 ja süsteem on tasakaalus.
Entroopia võib aga leida järgmiselt (entroopiast keemiatemperatuuril, lahutades sest me ei ole keemistemperatuuril)
Olulisim järeldus on siin see, et kohesioonitöö sõltub rõhust. Mida väiksem on rõhk, seda suurem on kohesioonitöö.

Aurustumissoojus

Aurustumissoojus tuleneb tasakaaluoleku valemist. Juhul kui süsteem on keemistingimustes, siis valem lihtsustub. Asendame ∆H q-ga.

Dupre võrrandi tuletus

Eeldused on järgmised
Faasid ei lahustu üksteises.
Faaside vahel on adhesioon.
Esitame seose adhesioonitöö ja pinnaenergia vahel.
Adhesioonitöö ja pinnaenergia muut on oma olemuselt arvuliselt võrdsed seosed, kuid märk on vastastikune. Seda seepärast, et pinnaenergia toimub adhesiooni suunas (iseeneslik), adhesioonitöö adhesiooni vastu (vajab tööd).
Seega peame leidma pinna energia muudu.
Selleks kirjeldame esiteks pinnaenergia algolekut. Selles olekus ei ole toimunud adhesiooni, kumbki faasi vaba pinda iseloomustab pindpinevus õhu suhtes (VG, TG).
Lõppolekus on tekkinud adhesioon, nüüd on faasil pindpinevus üksteise suhtes mööda pinda, mida mööda on tekkinud adhesioon.
Nii saame me gibbsi vabaenergia (vahe). Selle vastandväärtus on adhesioonitöö. See valem ongi Dupre võrrand.
Oluline on tähele panna, et uurime ainult adheseeruvat pinda. Faasil kui tervikul võib säilida pindpinevus õhu suhtes nendel pindadel, mis ei ole adheseerunud

24. Elektriline kaksikkiht . Sooli saamine ja kolloidosakese ehitus Fe(OH)3 või

AgI näite varal .

Elektroodide mudelid

Elektroodid võib idealiseerituna jaotada MITTEPOLARISEERITAVATEKS ja POLARISEERITAVATEKS.
Mittepolariseeritava elektroodi ja lahuse vahael toimub takistamatu ioonide vahetus. Toimuvad elektrokeemilised reaktsioonid, kasutada saab Nernsti võrrandit
Polariseeritava elektroodi ja lahuse vahel on ioonide vahetus piiratud. Ei toimu elektrokeemilised reaktsioonid, toimub elektrolüütide adsorptsioon nagu ennem räägitud. Jõud on elektrostaatilised.

El. kaksikkiht mittepol. elektroodil

Selles variandis paneme elektroodi lahusesse, mis sisaldab elektroodi osakesi, kuid teises olekus (teise laenguga). Need osakesed hakkavad liikuma faaside vahel, sõltuvalt keemilisest potentsiaalist.
Näiteks võivad liikuda vaseioonid elektroodi tahkesse faasi. Selle tagajärjel omandab elektrood positiivse laenguga. See positiivne laeng toob kaasa negatiivsete lahuse ioonide joondumise positiivse elektroodi pinna ümber. Elektrostaatilised jõud toovad kaasa positiivsete ioonide liikumise elektroodist negatiivsete ioonide vastu. On moodustunud kaksikkiht.

El. kaksikkiht pol. elektroodil

Siin juhul ei ole osakeste üleminekut. Asetame kristalli lahusesse, mis sisaldab lahuses ioone, mis on soola kristallis. Need ioonid siis joonduvad kristalli pinnale, saades osaks kristallvõrest.
Nende kohale joonduvad nii adsorbsed kui difuussed vastasmärgilised ioonid lahusest.
Neid saab eristada selle poolest, et difuussed vastasmärgilised osalevad soojusliikumises, adsorbsed mitte.
Teine eristus on veel. Difuussetest osad liiguvad kaasa kolloidosakesega. Osad neist ei liigu, see pind (kaugustasand kolloidosakesest) on nn. libisemispind.

Ülemisega seotud – k.osakese ehitus ja sooli tekkimine

Ehituslikult on siis järgmised osad. Olgu meil AgI kristall KI lahuses.
AgI on kolloidosakese tuum.
AgI ümbritsevad staatilised – ja + ioonid on adsorbne kiht.
Adsorbne kiht pluss tuum on graanul
Adsorbset kihti ümbritsevad soojusliikumises ioonid on difuusne kiht
Graanul pluss difuusne kiht on mitsell .
Sooli tekitamiseks kasutatakse enamasti keemilist reaktsiooni. Näiteks võime lisada fecl3 keevasse vette. Tekib lahustumatu raudhüdroksiid. sealjuures moodustuvad ka FeO+ ioonid, mis joonduvad koos Cl ioonidega adsorbsesse kihti. Mitsell moodustub veel lisaks kloriidioonidest (difuusses kihis)
Sooli tegemiseks taolise retsepti alusel on oluline segamine , vee keemine . Üldjuhul peab olema ka ühte komponenti liias (antud juhul fecl3)

El. kaksikkihi ehitus

Jooniselt võib näha, et saab eristada sisemist ja pinnapealset kihti. Nende erinevus on selles, et pinnapealne on difuusne, sisemine ei ole.
Sealjuures osaleb pinnapealse kile moodustumises nii elektrostaatilised, kuid mõnel määral ka muud adsorptsioonilised jõud.
Esiteks on siis faas ise. Seal sees võivad olla ioonid joondunud (mittepol.) või mitte (pol). Selle pinnal on ilma soojusliikumiseta vastasmärgiliste ioonide kiht (adsorbne kiht) laiusega d. Polaarsel elektroodil võib see sisaldada ka vastasmärgilisi ioone tasakaalustavaid ioone.
Kauguseni d2 ulatub difuusne kiht. See sisaldab soojusliikumises osakesi ja see liigub kolloidosakesega kaasa.

25. Elektrokineetilised nähtused.

Esimese rühma el. kin nähtused

Elektroforees

Elektroforees on protsess, kus (kolloid)osakesed liiguvad välise elektrivälja mõjul. Graanulale avaldub jõud.
Elektroforeesi liikmeid on mitmeid. Ühel variandil jaotatakse laengu järgi. Teistel juhtudel võib jaotada aga molekulmassi järgi ( poorne geel , ühtne laeng SDS)

Elektroforeesi kaudu tseeta-potentsiaali mõõtmine

Laeng avaldub järgmiselt
Aga
Selle modifitseerimisel (asenduse tegemisel) saame ka valemi potentsiaali leidmiseks.
Seega saab elektroforeesil potentsiaal määrata

Elektroosmoos

Elektroosomoos on protsess, kus dispersioonikeskkond liigub, dispergeeritud faas ei liigu. See võimaldab kuivatada esemeid n. palke.

Teise rühma el. kin nähtused

Voolamispotentsiaal

Kui suruda kolloidlahus läbi membraani, tekib potentsiaal membraani eri külgede vahel. See on voolamispotentsiaal.
Vt. ETTE BENSIIN PLAHVATAB. ÄRA PANE PLASTIKPUDELISSE

Sadenemispotentsiaal

Sadenemispotentsiaal tekib vedeliku liikumisele, sadenemise käigus (nagu jões) kogunevad ühed osakesed põhjakihti, teised pinnakihti. Nii tekib potentsiaal, mis on sadenemispotentsiaal.

26. ζ-potentsiaal ja lisandite mõju ζ-potentsiaalile.

Tseeta-potentsiaal

Antud joonis kujutab el. kaksikkihi ehitust. Siin on toodud võrdluseks graafik.
Kaugusel 0 (tuumast) on potentsiaal võrdne elektroodipotentsiaaliga
Kaugusel d1 on potentsiaal võrdne psii-potentsiaaliga
Kaugusel d2 on potentsiaal võrdne tseeta-potentsiaaliga
Kaugusel l on kaksikkiht lõppenud, sest potentsiaal on jõudnud nulli
Järelikult mõeldaks tseeta-potentsiaali all kolloidosakese potentsiaali tollel kaugusel. See kaugus sealjuures piiritleb mitselli välimist piiri. Järelikult on mitselli pinnal tseeta-potentsiaal, graanuli pinnal psii-potentsiaal ja tuuma pinnal elektroodipotentsiaal.
Ja nagu näha, ulatub kaksikkiht kolloidosakeste piiridest kaugemalegi.
Tseeta-potentsiaal täpne definitsioon on järgmine
Libisemispinnale vastavat potentsiaali nimetatakse tseeta potentsiaaliks.
Libisemispind on pind, millega difuusne kiht lõpeb (kaksikkiht ei liigu kaasa)

Lisandite mõju – elektrolüütide liigid

Indiferentsetes elektrolüütides puuduvad ioonid, mis võiks astuda kolloidosakese kristallvõresse. Samas võib ioonide seas olla sama vastasioon.
Mitteindeferentsetes elektrolüütides on olemas ioonid, mis võivad astuda kolloidosakese kristallvõresse.

Indeferentset elektrolüütide mõju

Tuletame meelde, et vastasioonide olemasolu on vajalik selleks, et stabiliseerida laengut määravate ioonide laengut.
Siit järeldub, et kui lahuse konts on väike, siis koonduvad need ioonid hajusalt. Tagajärjeks on kaksikkiht suurem.
Kui suurem, siis koonduvad need ioonid tihedamalt . Tagajärjeks on kaksikkiht väiksem.
Sealjuures on paremaks vastasiooniks selline ioon , mis on suure raadiusega (nagu adsorptsiooni korral).
Seega, kui lisame elektroodile indiferentset elektroodi, mis sealjuures sisaldab sama vastasiooni, mis juba on kaksikkihis.
Kaksikkiht hakkab õhenema. Uurime mis selle tagajärjel toimub.
Nagu näeme, tseeta potentsiaal väheneb.
Lõpuks võime järeldada, et suurema raadiusega vastasiooni lisamisel väheneb see veelgi kiiremini.
Kui aga vastasiooni peab välja vahetama (vahetusadsorptsioon), siis võib olukord olla teine.
Kui vahetada välja ühevalentsed vastasioonid kahe või kolmevalentsete vastu, võib potentsiaal muutuda suurel määral või isegi märki vahetada.
Samas vahetamise järgselt jätkub protsess nagu ülal.

Mitteindiferentse elektrolüüdi mõju

Mitteindiferentses elektroodis võib üks ioon lisanduda laengut määravatele ioonidele. Selle tagajärjel võib kasvada nii kasvab ka elektroodpotentsiaal (1-2), tseeta-potentsiaal kasvab Kui aga lisada seda rohkem, siis toimub uus protsess.
See uus protsess sarnaneb sellele, mis ülal. Kaksikkihi paksus väheneb, ning tseeta-potentsiaal väheneb (2-3)

27. Amfoteerse polüelektrolüüdi isoelektrilise täpi ääramine.

Isoelektriline täpp

Isoelektriline täpp on pH väärtus, mille juures osakene kollektiivselt on neutraalne . Sealjuures ei tähenda see seda, et osakesed puuduksid laetud rühmad. See tähendab vaid seda, et + rühmad tasakaalustavad -. Nii on n. aminohappes (tsivtterioon).
pI leidmiseks võib kasutada näiteks lihtsat arvutust , kui rühmi on ainult kaks dielektrolüüt. Sellisel juhul on pI kahe rühma pH aritmeetiline keskmine (n. glütsiini isoelektrilise punkti saab nii leida).
Laengute moodustumise aluseks on H+ lisandumine COO COOH või NH2 NH3+.

Polüelektrolüüt

Amfoteerne polüelektrolüüt on selline aine, mis kujutab endast mitmete laetud rühmadega osakest, kusjuures rühmad on nii happelised kui ka aluselised. N: valk võib olla polüelektrolüüt, sisaldades kõrvalahelates NH3+(amino) ja COO- (karboksüül) rühmi.

Määramine

Määramisel toimub järgmine protsess. Isoelektrilises punktis on molekul kõige kõvemini pakendunud. Seda seepärast, et samamärgiliste ioonide proportsioon on võimalikult väike (kuigi mitte 0). Isoelektrilisest punktist molekulid keerduvad lahti.
Kõvemini pakendunud kujul hajutab molekul valgust rohkem. Seega saab iseoelektrilisi punkti määrata hägususmaksimumi järgi.
Selleks kasutatakse erineva pH-ga lahuseid, mis sisaldavad sama koguse mingeid aineid. Seda uuritakse kolorimeetriga, mõõdetakse hägussu ja siis isoelektriline punkt.

28. Kolloidsüsteemide püsivus ja koagulatsioon . Schulze - Hardy reegel.

Kolloidlahuste püsivus – kineetiline ja agregatiivne

Kolloidlahuste püsivus on kolloidlahuste võime säilitada oma olekut s.t. dispergeerimisastet (ei lähe lahuseks ega sademeks).
Kineetiline püsivus väljendub osakeste ühtlases jaotuses dispersioonikeskkonnas.
Püsivas lahuses toimub osakeste Browni liikumine, mille tagajärel koostis ühtlustub veel täiendavalt.
Ühtlane jaotus võimaldab takistada agregeerumist, sest kokkupuudete arv on väiksem (nagu tükilise kolloidi korral).
Agregatiivne püsivus väljendub osakeste otseses võimes säilitada dispergeerimisastet.
Süsteem on alati valmis vähendama oma eripinda (s.t. agregeeruma). Seega peab kogu aeg olema seda takistav ületamatu potentsiaal. Selleks on agregatiivse püsivuse korral pinnalaeng (üks ja sama, siis tõukuvad) ja solvatatsioon (takistab kokkupuudet, võib ka olla laengute tõukumine). Peab ületama solvatatsioonienergia.

Koagulatsioon

Koagulatsioon on kolloidosakeste agregeerumine suuremateks osadeks. Sellele tavaliselt järgneb väljasadestumine. Koagulatsioonil on kaks staadiumi
Varjatud staadiumis disp. aste väheneb, kuid suurenenud osakesed pole nähtavad.
Nähtavas staadiumis on muutused silmaga nähtavad (suured tükid, hägune või sademe tekkimine)

Koagulatsiooni taga olevad energia (nõrgad jõud)

Koagulatsiooni taga on järgmised jõud
VdW – kutsub esile liibumist, mida lähemal nad on (1)
ElSt – kutsuvad esile tõukumist, sest samamärgilised (2)

Koagulatsiooni faktorid

Esilekutsuvad faktorid on põrkumine niiviisi, et molekulide kaugus on võimalikult väike (esimene miinimum). Sellest kaugemal tõukuvad (esimene maksimum). Veelgi suuremal kaugusel aga liibuvad kuid ei agregeeru (teine miinimum).
Mida suurem on AO, seda raskeminin toimub agregeerumine. 1.5kt peab olema suurem kui AO energia.
Esilekutsuvad faktorid on seega mehaaniline mõjutamine ja temperatuuri lisamine, sest need muudavad põrkumist ( soojusliikumine )
Esilekutsuvad faktorid on ka elektrolüütide lisamine või elektrivoolu juhtimine. Seda seepärast, et need häirivad kaksikkihti ja ilma kaksikkihita on potentsiaal mida on vaja ületada 0 ja osakesed agregeeruvad.
Ärahoidvad faktorid on molekulaarsed kaitsekihid. Kõige kuulsamad neist on bioloogilised kaksikkihid n. raku kaksikkiht. Selline kiht on oma ehituse poolest raskesti läbitav (suur solvatsiooniaste, rakkudes ka pinna potentsiaal)

Koagulatsioonilävi ja Schulze-Hardy reegel

Koagulatsioonilävi on selline elektrolüüdi kogus, mille juures hakkab märgatav koaguleerimine. Sellega on seotud kriitiline tseeta-potentsiaal, millest allpool hakkab koaguleerumine.
Koagulatsiooni tekitab see ioon, mille valents on suurem ja mille laeng on vastasmärgiline laengutmääravate ioonide omale.
Koagulatsiooni tekitavad palju rohkem mitmevalentsed ioonid. Samavalentsete seas aga, suure raadiusega ioonid (Cs rohkem kui Li)

Koagulatsiooni koostöö

Ained võivad koagulatsioonis töötada koos või mitte. Teisisõnu võib elektrolüütide segu lisamisel olla üksteist abistav, pidurdav , või neutraalne toime.

Koagulatsiooni kiirus

Koagulatsioon on seda kiirem, mida suurema hooga elektrolüüti lisatakse. Vastasel juhul võib toimuda elektrolüüdiga harjumine.

29. Tarded ja geelid. Tiksotroopia. Sünerees.

Tarded ja geelid

Tarded on kolloidsüsteemid, mis struktuuri muutumisel on muutunud mittevoolavaks. Tardumisel muutub ainult süsteemi kui terviku omadused, ei muutu komponentide osakaal ja nad ei eraldu üksteisest.
Tarrete tekkimiseks võib vähendata soojusliikumist. Selleks – temperatuuri alandamine .
Teiseks võib suurendada disp. faasi kontsentratsiooni.
Võib lisada elektrolüüte, et manipuleerida koagulatsiooniga.
Või võib ka iseeneslikult tekkida.
Geel on tarde eriliik.

Geelide liigid

Koagulatsioonigeelid on tekkinud pöörduva koagulatsiooniprotsessi käigus.
Kristallisatsiooni (kondensatsiooni) geelid on tekkinud keemilise tagajärjena näiteks uue faasi lisandumisel (sadenemisel)

Koagulatsioonilised geelid ja tiksotroopia, sünerees

Protsessi, kus tekivad koagulatsioonilised geelid, nim. tiksotroopiaks. See protsess on pöörduv, selle ajendiks võib olla loksutamine vm. kergem mehaaniline töötlus.
Tiksotroopias moodustub side VdW sidemetega. Side moodustub kolloidosakeste vahel teises miinimumis, mis on suhteliselt kaugel osakesest ja seega kergesti lõhutav. Seismisel need sidemed tugevnevad, segamisel või raputamisel nõrgenevad.
Seismisel struktuur tugevneb, kuid tõmbub ka kokku. Selle tagajärjel surutakse struktuurist välja osa disp. keskkonnast ning tarde ruumala väheneb. See ongi sünerees. Seetõttu tõmbub ka juust kokku.

Kserogeel ja pundumine

Kui ülalpool meetodil kuivatada geel täielikult, saame kuivanud kserogeel. Sellel geelil säilib vettimav võime. Seda nimetatakse pundumiseks. N: puu pundub.

Kristallisatsioonilised geelid

Kristallisatsioonilised geelid tekivad väljasadenemise käigus enamasti. Need on väga laialt levinud. Geeli all võib mõelda väga mitmesuguseid struktuure. N: nahk, puit, kivimid. Kõik nad on kihilised , sest nad on moodustunud sadenemise (kristalliseerumis) tagajärjel

30. Koagulatsiooni ebakorrapärased read.

Koagulatsiooni ebakorrapärased read on konts. vahemikud, mis esinevad juhul kui toimub vastasioonide vahetamine. Eriti siis, kui on mitmevalentsed
Koagulatsiooni ebakorrapäraseid ridu kirjeldab too joonis. Lisades lahusesse ainet, hakkab toimuma laengu kompenseerimine (liitub el. kaksikkihti välisossa). See vähendab tseeta- potentsiaal. Kui see langeb alla kriitilise väärtuseteatud taseme, algab koagulatsioon.
Samas kui neid veelgi lisada hakkavad vastasioonid vahetuma lisatava iooniga. Kuna ioon on mitmevalentne (antud näites) siis tseeta potentsiaal omandab vastasmärgi ja kasvab seni kuni ületab uuesti kriitilise tseeta potentsiaal. Süsteem on uuesti stabiilne.
Lisades aga veel iooni (konts kasvab) toimub kaksikkihi kokkutõmbumine. Tseeta potentsiaal jälle kahaneb alla kriitilise väärtuse, toimub koagulatsioon.
Seega on vastasiooni vahetamise korral koagulatsioonis kaks stabiilsuspiirkonda (kontsvahemikku) ja kaks koagulatsiooni piirkonda (konts vahemikku)

31. Suspensioonid ja emulsioonid. Emulsioonide liigid. Emulgaatorid. Bancrofti reegel.

Üldiselt suurus, omaduste erinevus(3)

100-1000nm on vahemik.
Kaksikkiht puudub, Browni liikumine puudub (v.a. aerosoolid ), ebapüsivamad kui kolloidid

Suspensioonid, stabiilsus, stabiilsuse tingimused, näited

Suspensioonid on TAHKE VEDELAS. Kontsentratsioonid erinevad, kontsentreeritud on pasta (n. pahtel )
Suspensioonid on ebastabiilsemad kui kolloidid. Nende stabiilsuseks peab disp. faas olema lüofiilne (vees hüdrofiilne), teiseks pindaktiivsete ainete kiled (n. seebi).
Näiteks pahtel, värvid, kohvi.

Emulsioonid, tingimused

Emulsioonid on VEDEL VEDELAS. Disp keskkond on ühes tükis, teine vedelik aga tilkadena, vedelikud peavad olema mittelahustuvad („õli“ „vesi“).
Emulsioonis võib disp. keskkond või disp. aine olla erinev.

Emulsioonide tüübid – esimene jaotus, nende eristamise viisid

Emulsioonid jaotuvad vesi õlis ja õli vees.
Nende eristamiseks on segamismeetod. Järgitakse kumma aine tilgaga ühildub emulsiooni tilk. Kui õliga, siis dispersioonikeskkond on õli, kui veega, siis dispersioonikeskkond on õli.
Värvimismeetodis lisatakse sellist värvainet, mis lahustub kas ainult õlis või vees. Siis uuritakse mikroskoobis
Elektrijuhtivuse meetodis on vesi õlis väga väikesega, õli vees palju suuremaga

Teine jaotus

Kontsentratsiooni järgi
Madala kontsentratsiooni korral on kõrge dispaste, tilgad väiksemad. Tilkade agregeerumine toimub kiiresti
Keskmise korral on suurem dispaste, tilgad suuremad. Tilgad agregeeruvad kergesti.
Kõrgkonts. Tilgad on suured, nende vahel on dispersioonkeskkond kilena. Polüeedrilised tilgad

Emulgaatorid

Emulgaatorid on sellised ained, mille lisamisel adsorbeerub disp. osakese peale elektriline kaksikkiht. Selle tseeta-potentsiaal takistab agregeerumist. Need on oma loomult pindaktiivsed ained.

Bancrofti reegel

Dispersioonikeskkonnaks on see vedelik, mis märgab emulgaatorit rohkem (suurem vahekord ). Nii on hüdrofiilse emulgaatori korral õli vees. Hüdrofoobse korral vesi õlis.
Bancrofti reeglist järeldub, et emulgaatori vahetamisel saab emulsiooni pöörata (vahetada keskkond ja disp. aine)

32. Emulsioonide valmistamine ja lõhkumine. Näited emulsioonidest.

Emulsioonide valmistamine, disp. aste sõltuvus, eriviis

Tilkade peenendamine segamisega – lisatakse aeglaselt ainet, segatakse intensiivselt
Kile lagundamine – juhititakse lahusesse õhumulle, kile, kile laguneb tekib emulsioon
Joa meetod – disp. ained muudakse avade kaudu väikesteks jugadeks. Juhtides selle disp. keskkonda moodustuvad uued väikesed tilgad
Disp. aste sõltub
segamisest, temperatuurist
lisamise kiirusest
emulgaatorist
Erilisem viis on emulsioonide pööramisel (vt. 31)

Emulsioonide lõhkumine

Emulgaatori keemiline mõjutamine – antagonistliku emulgaatori lisamine, keemiline lõhkumine( happed ), halva emulgaatori lisamine
Emulgaatori mehhaaniline mõjutamine – temperatuur, mehaaniline jõud või elekter
Elektrolüüdi lisamine, mis sega elektrilist kaksikkihti.

Näited emulsioonidest

Toidutehnoloogias – või, piim, koor
Organismis toidu töötlemine – rasvad emulgeeritakse kättesaadavaks tegemiseks (lipoprotiens)
Organismis rakud – n. erütrotsüüdid veres
Ravimid sisestamiseks

33. Aerosoolid. Vahud . Pulbrid.

Aerosoolid, nende jaotus

Aerosoolide korral on dispkeskkonnaks gaas. Kui disp. on vesi, siis nimetatakse uduks( 3 kuni 5). Kui tahke, siis suits(1 kuni 5) või tolm(5 kuni 6).

Aerosoolide jaotumine

Aerosoolid jaotuvad elektroforeesi teel. See on sarnane elektroforeesile kolloidosakeste jaoks. Jaotumise aluseks on komponentide erinev laeng.
Aerosoolid jaotuvad termoforeesi teel. Temperatuuris jaotuvad nad erinevalt. Võib toimuda ka kondenseerumine, sellisel juhul külmale tahkele faasile. Osakesed liiguvad eelistatud madalama temperatuuri piirkonda.
Fotoforeesi teel. OSakesed soojenevad erinevalt päikese käes, seeläbi liiguvad gaasis erinevasse piirkonda. Positiivsel fotoforeesil valgusallikast eemale, negatiivsel selle poole

Aerosoolide lagundamine

Koagulatsioon – selle kiirendamiseks n. ultraheli või pihustatakse agregeerumistsentreid(n.liiva)
Filtreerimine läbi membraani
Aerosoolide lõhkumine kõrgpingega – tekib koroona, elektronid ioniseerivad osakesed, mis sadenevad elektroodil
Inertsimeetod – tekitatakse spiraalikujuline liikumine, osakesed sadenevad seinal

Vahud, vahu struktuur, vahu kordsus, vahu eluiga

Dispkeskkonnaks on vedelik, disp. aine on gaas (g/v).
Mullid on polüeedrilised, nende vahel on kilena vedelik.
Vaja on VAHUTEKITAJAT (emulgaatori analoog)
Vahu kordsus leitakse valemist
Vahumulli elamise aeg ongi eluiga

Vahu mehhanismid

Vaht on ilma vahutekitajata ebastabiilne, eluiga on lühike. See on seepärast, et polüeedrilised mullid juhitakse enamasti kiiresti vedelikust välja. See on seetõttu, et polüeedriliste mullide kile keskkohas on konts. suurem, vesi koguneb sinna. See aga ei võimalda mullil olla stabiilne.

Tahked segud

Tahked vahud g/t
Tahked emulsioonid (kristallvedelik) v/t
Tahked segud (kalliskivid) t/t k.a. sulamid (mitmekesine segunemine ()

Pulbrid, fluidisatsioon

Pulbrid võib vaadelda kui sellist aerosooli, kus tahke faas on sadenenud.
Pulbrite peamine omadus on nn. fluidisatsioon, kus pulber käitub nagu vedelik. Selle näiteks on näiteks vedeliku laadne voolaine ja gaasi juhtimisel pulbrisse „mullitamine“ nagu keevas vedelikus

34. Poolkolloidid.

Omadused

Poolkolloidid on sellised segud, mis sõltuvalt T või C on kas lahus või kolloid (geel). Selle olemust iseloomustab skeem
Selline lahus on vahepealsete omadustega – lahuse ja kolloidlahuse omadused, lahuses on nii mitsellid kui ka molekulid.

Jaotus

Anioonaktiivsed poolkolloidid – aktiivne ots on anioon ( seep – COO-)
Katioonaktiivsed poolkolloidid – aktiivne ots on katioon

Seep

Seep saadakse rasva keetmisel. Seep ei tööta happelistes ja karedates lahustes (ei tööta, sadeneb)
Seep peseb sedamoodi, et ta eraldab sodi maatriksi küljes, mis võimaldab selle kergemini ära uhuda.
Pindaktiivsete ainete iseloomustaja on hüdrofiilne-lipofiilne tasakaal.

PAA

PAA on üks seebi sarnase funktsiooniga aine, mis on pindaktiivne kuid ei ole ioonse „otsaga“. Seda saab kasutada karedas vees.

35. Seepide olek lahuses. Solubilisatsioon .

Seepide olek lahuses, MKK

Seepide olek sõltub kontsentratsioonist. Toimuvad järgmised üleminekud vt. skeem
Kontsentratsioon, millel seep läheb lahuselisest olekust mitsellilisele nimetatakse MKK (mitsellitekke kriitiline kontsentratsioon)
Seepidel on oma tavaline funktsioon (pesemine) ainult MKK kõrgem
MKK omaduste ülemineku iseloomustus

Solubilisatsioon

Solubilisatsioon on nähtus seepide juures, kus seebi mitselli tuumades lahustub vedelik, mis tavaliselt ei lahustuks. Näiteks kui viia seebi ja orgaanilise lahusti sisse vett, koondub vesi alguses justnimelt tuumadesse.
Solubilisatsiooni oluline funktsioon on selles, et seebivees lahustuvad paljud anorgaanilised molekulid paremini, sest nad saavad „varjuda“ mitselli foobses osas.
Solubilisatsioon toob kaasa ka seebi molekulide struktuuris. Konts lisades võib seep omandada kihilise struktuuri (n. kaksikkihi). Kui aga lisada orgaanilist apolaarset ainet, siis süsteemi kui terviku jaoks on uuesti stabiilsem ümar mitsell. Selle tagajärjel väheneb viskoossus.

Kasutatud materjalid

Kalju Loti loengumaterjalid
Introduction to Colloid Chemistry Shaw 1992
Wikipedia teemakohased artiklid
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/diffusion/fick2_derivation.php
http://www.timedomaincvd.com/CVD_Fundamentals/xprt/intro_diffusion.html
62