Kap. 8. Kolloidernas stabilitet

Relevanta dokument
Kap. 7. Laddade Gränsytor

Fö. 9. Laddade Kolloider. Kap. 6. Gränsytor med elektrostatiska laddningar

{ { De fyra naturkrafterna. Intermolekylära krafter, ytkrafter & Atomkraftmikroskopet (AFM) Kraft- och potentialkurvor

Kap. 4. Gränsytor mellan vätska-gas och mellan vätska-vätska

Repetition F6. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kolloid- och ytkemi (KFK176)

ÖVNINGSUPPGIFTER YT-OCH KOLLOIDKEMI

Idealgasens begränsningar märks bäst vid högt tryck då molekyler växelverkar mera eller går över i vätskeform.

TFKI 30 Yt och kolloidkemi YT OCH KOLLOIDKEMI

IFM-Kemi NKEC21 VT ÖVNINGSUPPGIFTER

Fö. 11. Bubblor, skum och ytfilmer. Kap. 8.

14. Elektriska fält (sähkökenttä)

KEMISK TERMODYNAMIK. Lab 1, Datorlaboration APRIL 10, 2016

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Tentamensskrivning i. Kolloid- och ytkemi (Kurskod: KFK ) måndagen den 11/ kl

David Wessman, Lund, 29 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 3. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

Föreläsning 6 Ytaktiva ämnen, micellbildning m.m. NOP 2011

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Kap. 10. Emulsioner och Skum

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

VI. Reella gaser. Viktiga målsättningar med detta kapitel. VI.1. Reella gaser

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Tentamen, Termodynamik och ytkemi, KFKA01,

Kemiteknologsektionen. Plugghäfte KTKK105. Lite studiehjälp för kursen yt- och materialkemi. Linus Ögren. Del 1 av 2 Yt- och kolloidkemi.

Tentamen i KFKF01 Molekylära drivkrafter 2: Växelverkan och dynamik, 3 juni 2019

VI. Reella gaser. Viktiga målsättningar med detta kapitel

Intermolekylära krafter

Ytor och gränsskikt, Lektion 1 Ytspänning, kapillaritet, ytladdning

Introduktion till kemisk bindning. Niklas Dahrén

Tentamensskrivning i. Kolloid- och ytkemi (Kurskod: KFK ) fredagen den 13/ kl

Föreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw

Tentamensskrivning i. Kolloid- och ytkemi (Kurskod: KFK ) tisdagen den 6/ kl

18. Fasjämvikt Tvåfasjämvikt T 1 = T 2, P 1 = P 2. (1)

Intermolekylära krafter

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

OLIKA SLAGS LÖSNINGAR

Tentamen i Molekylär växelverkan och dynamik, KFK090 Lund kl

Tentamen KFKF01 & KFK090,

Svaren på förståelsedelen skall ges på tesen som skall lämnas in.

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Kinetik, Föreläsning 1. Patrik Lundström

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

LAPLACES OCH POISSONS EKVATIONER

Tentamen KFKF01,

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

Kapitel 12. Kemisk kinetik

2 NEWTONS LAGAR. 2.1 Inledning. Newtons lagar 2 1

Dipoler och dipol-dipolbindningar Del 1. Niklas Dahrén

Polymerers termodynamik Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.5 Polymerers termodynamik. Polymerer vs.

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.5 Polymerers termodynamik. Polymerers termodynamik

Vatten har: 1. Stor ytspänning. 2. Hög kokpunkt. 3. Högt ångbildningsvärme. 4. Stor dielektricitetskonstant.

Kap. 8. Bindning: Generella begrepp, fortsättning

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

attraktiv repellerande

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (1:a omtentan), tisdag 17 juni 2014, kl 9:00-14:00

Föreläsning 4. Koncentrationer, reaktionsformler, ämnens aggregationstillstånd och intermolekylära bindningar.

KAP. 2 Kinetiska egenskaper (gäller både dispersioner och lösningar av makromolekyler)

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.5 Polymerers termodynamik. [Mitchell 2.3]

1. Lös ut p som funktion av de andra variablerna ur sambandet

14. Potentialer och fält

Aerodynamik - Prestanda

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

Kapitel IV. Partikeltalet som termodynamisk variabel & faser

Tentamen i KFKF01 Molekylära drivkrafter 2: Växelverkan och dynamik, 29 maj 2018

Materiens Struktur. Lösningar

Materialfysik vt Kinetik 5.6. Nukleation och tillväxt. [Mitchell ]

5.4.1 Nukleation Materialfysik vt Kinetik 5.6. Nukleation och tillväxt. Nukleation av en fast fas. Nukleation av en fast fas

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

FÖRELÄSNING 9. YTAKTIVA ÄMNEN OCH SJÄLVASSOCIERANDE SYSTEM.

4. Atomers växelverkningsmodeller: varför hålls material ihop

Atomer och molekyler, Kap 4. Molekyler. Kapitel 4. Molekyler

14. Potentialer och fält

Kap 4 energianalys av slutna system

1. q = -Q 2. q = 0 3. q = +Q 4. 0 < q < +Q

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.5 Polymerers termodynamik. [Mitchell 2.3]

Kapitel V. Praktiska exempel: Historien om en droppe. Baserat på material (Pisaran tarina) av Hanna Vehkamäki

d dx xy ( ) = y 2 x, som uppfyller villkoret y(1) = 1. x, 0 x<1, y(0) = 0. Bestäm även y( 2)., y(0) = 0 har entydig lösning.

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.5 Polymerers termodynamik. [Mitchell 2.3]

Polära och opolära ämnen, lösningsmedel och löslighet. Niklas Dahrén

Bestämning av hastighetskonstant för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon

Tentamen i El- och vågrörelselära,

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (2:a omtentan), fredag 30 augusti 2013, kl 9:00-14:00

Organiska föreningar Kokpunkt och löslighet. Niklas Dahrén

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Repetion. Jonas Björnsson. 1. Lyft ut den/de intressanta kopp/kropparna från den verkliga världen

17.10 Hydrodynamik: vattenflöden

Två gränsfall en fallstudie

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Föreläsning 8 Elementarpartiklar, bara kvarkar och leptoner

Repetition F11. Molär Gibbs fri energi, G m, som funktion av P o Vätska/fasta ämne G m G m (oberoende av P) o Ideal gas: P P. G m. + RT ln.

TFYA58, Ht 2 Elektromagnetism och Labbar i vågrörelselära

3. Potentialenergi i elfält och elektrisk potential

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

Tentamen KFKF01,

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Tentamen KFKA05 för B, kl 14-19

Transkript:

Kap. 8. Kolloidernas stabilitet v1.00 M. Granfelt v1.01 NOP/LO TFKI30 Yt- och kolloidkemi 1

Kolloidal stabilitet De kolloidala partiklarna är i ständig rörelse (Brownian motion) Resultatet av en krock beror på den relativa styrkan hos de intermolekylära krafter som verkar mellan de kolloidala partiklarna Den totala växelverkan består av både attraktiva och repulsiva termer. V=V R +V +V S V R = elektrostatisk växelverkan (vanligen repulsiv) V = Van der Waals växelverkan (vanligen attraktiv) V S = sterisk växelverkan (stabilisering) (repulsiv) 2

DLVO-teorin (Deryagin - Landau och Verwey - Overbeek) Studerar stabiliteten hos lyofoba soler genom att studera hur de attraktiva och repulsiva krafterna varierar med avståndet mellan partiklarna Jonfördelningen ELEKTROSTTIK Potentialen Starkare elektrolyt ger snabbare avklingning Högre laddning på motjoner ger snabbare avklingning 3

Den elektrostatiska kraften mellan två laddade ytor konst. potential konst. laddning 4

Vid låga laddningstätheter är PB-ekvationen giltig 5

Van der Waals växelverkan elektrostatisk växelverkan mellan oladdade partiklar Ex: Fluktuerande Dipol-dipol växelverkan Fluktuerande Dipol- Inducerad dipol växelverkan Inducerad dipol- Inducerad dipol växelverkan (London disperisons växelverkan) (beror på fluktuationer i elektronmolnen) London växelverkan ges av: PROBLEM! tt bestämma Hamaker-konstanten 6

Van der Waals växelverkan mellan olika kroppar, beräknad m.h.a. parinteraktioner. 7

= Hamakerkonstanten figur =1, B=2, C=3 132 2 2 2 2 ( 1/ 1/ )( 1/ 1/ ) 11 = 12 33 + 33 22 13 33 23 = Kan vara <0 131 = 11 + 33 13 13 = 2 2 2 ( 1/ 1/ ) > 0 11 33 Total växelverkan = V R + V 8

Variation i elektrolytkoncentration Variation i potential 9

Den kritiska koaguleringskoncentrationen (c.c.c) Lägsta elektrolytkoncentration som behövs för koagulering Här gäller: V dv = 0 = 0 dh 2 2 2 32πεak T γ V = VR + V = e 2 2 e z dv dvr dv V = + = κvr dh dh dh H 3,84 10 c = 2 z 39 6 4 γ [ κh ] = 0 a 12H = 0 e γ = stort e ψ zeψ d 2kT zeψ d 2kT d 1 + 1 γ 1 zeψ d litet ψ d γ OBS, starkt beroende 4kT 10

Schulze-Hardy (c.c.c endast beroende av motjonens valens!) Vid höga potentialer c.c.c =konst 1/z 6 Vid låga potentialer c.c.c=konst ψ 4 /z 2 Experimentellt kan det vara svårt att avgöra om solen är koagulerad eller inte! 11

Sterisk stabilisering utan dubbelskiktrepulsion med dubbelskiktrepulsion Sterisk stabilisering - kan bero på ett flertal effekter Hög koncentration medför osmotisk effekt Polymeren växelverkar bättre med lösningsmedlet än med sig självt Mindre entropi 12

Lösningar med lyofila material Makromolekyler i lösning Tillsats av lyofila material till lyofoba soler Har stark affinitet för vatten Kan vara lösliga även vid isoelektriska punkten, d.v.s då de är oladdade. Påverkas inte av små mängder elektrolyt (som hydrofoba soler. Kan saltas ut, vilket innebär att de faller ut om joner med mycket hög affinitet för vatten tillsätts (Jonerna tar vatttenmolekylerna) Mer hydratiserade joner medför större effekt dsorberade makromolekyler påverkar stabiliteten på ett flertal olika sätt: Laddade makromolekyler kan öka den elektrostatiska repulsionen Det adsorberade skiktet kan sänka den effektiva Hamaker konstanten vilket medför minskad attraktion 13

Tillsatser av små mängder stabiliserande material kan ha motsatt effekt Laddade soler med motsatt laddat additiv kan leda till neutralisering och sedan aggregering Bryggbilding Kan vara energetisk eller entropisk 14

Kinetiken för koagulering Studera hur två kolloidala partiklar bildar en dimer Hastighet för aggregering: dn 2 = k2n dt n = antal partiklar n = antal vid tiden t = 0 1 n Man kan mäta experimentellt hur n varierar vilket gör att k 2 kan bestämmas. För fallet ovan (bild) där ingen barriär finns kan ett uttryck för k 2 också härledas teoretiskt (m.h.a. diffusionskoefficienten) 0 4kT k 2 = Om en repulsiv barriär finns så minskar hastighetskonstanten 3η d.v.s 0 k 2 < k Det finns teorier som beskriver k 2 som funktion av barriärens höjd 2 1 n 0 = k 2 t 0 15