Kolloidika

Írj két példát kolloid rendszerekre a hétköznapokból!

sörhab, tej, köd, füst, mosószerek, vér, festék, kozmetikumok

Csoportosítsd a kolloidokat a szerkezetük alapján!

INKOHERENS rendszerek: kolloid diszperziók → liofób (elvileg aprítással előállíthatók), makromolekuláris oldatok → liofil, asszociációs kolloidok (surfactantok) → liofil (utóbbi 2: kolloidoldatok)

KOHERENS rendszerek (gélek): porodin → korpuszkuláris, retikuláris → fibrilláris, spongoid → lamelláris

Mi történik egy kolloiddal (pl. arckrém) pár hónap után és miért?

A kolloid rendszerek idővel destabilizálódhatnak/szételegyedhetnek, ami leülepedéshez vagy a részecskék aggregálódásához vezethet, mert nem elég stabil.

Bogyóméret változatossága → időbeli stabilitás ettől függ (ha pl. tejből víz lediszpergálva (bogyók egy mérettartományban) → néhány napig úgy marad, aztán elegyedik szét)

Mi az összefüggés a részecskeméret és a felület között?

Minél kisebb a részecskeméret, annál nagyobb a felület (babák felülete > miénk), annál nagyobb a diszperzió foka

Mi az összefüggés a részecskét felépítő atomszám és a felszínen lévő atomszám között?

Minél kevesebb részecske építi fel a molekulát, annál több atom tartózkodik a felszínen és annál kevesebb vcan a molekula belsejében (fordítva is igaz: több atom összesen → felületen kevesebb hányada) → végtelen nagy fázisnál nem kell felületttel számolni

A kolloid diszperziók, makromolekuláris oldatok és a surfactant oldatok milyen stabilitási tulajdonságokkal rendelkeznek?

kolloid diszperziók: liofóbok (oldószerutálók) → termodinamikailag NEM STABILAK, kinetikailag lehetnek STABILAK

makromolekuláris oldatok: liofilek (oldószerszeretők)

surfactant oldatok: liofilek → termodinamikailag és kinetikailag STABILAK

Hogyan épülnek fel a surfactantmicellák és hogyan lehet őket csoportosítani?

surfactantmolekula: hidrofób farok (benne SZH-lánc) & hidrofil fej (benne töltéssel rendelkező funkcióscsopi) →^{összeállás}→ szférikus micella: hidrofil burok, hidrofób mag

KATIONSURFACTANT: CH₃(CH₂)_nN⁺(CH₃)₃Br^-

ANIONSURFACTANT: CH₃(CH₂)_nSO₃^-Na⁺

NEMIONOS S.: CH₃(CH₂)_n(CH₂CH₂O)_n-OH

Milyen alakot vehet fel egy aggregálódó surfactant vagy micella?

szférikus, cilinder, lamelláris, inverz, bikontinus, vezikulum(, ellipszoid, planáris)

→ specifikus interakciók/kovalens kötések vezethetnek olyan micellákhoz, amit nem változtatnak alakot/méretet

kis tömegű s.: ΔH → micellak. entalpiára kedvezőtlen, entrópiára pozitív → osz. sajátosságai teszik lehetővé a micellizációt: magas felületi fesz., n. magas kohéziós E, magas dioelektromos állandó, magas fp.

Miből áll egy plazmamembrán?

lipid kettősréteg & asszociált fehérjék és glikolipidek & koleszterin

Mi a különség a HDL és az LDL között?

HDL (high-density lipoprotein): 8-11 nm biomolekulaaggregáció, benne koleszterin, foszfolipid, apolipoprotein A (jó koleszterin)

LDL (low-density lipoprotein): 18-25 nm (rossz koleszterin)

Mi a gél fogalma?

szilárd/félszilárd rendszer, amely legalább 2 komponensből tevődik össze, sűrített tömegből áll és folyadékkal van átitatva; egy olyan hálózat, amelynek nincsenek szilárd határai, nem szedimentálódik, erős van der Waals kötésekkel közük

Xerogélek pórusméreteit hogyan lehet csoportosítani?

micropórusos: 2 nm alatt

mezopórusos: 2 - 50 nm

makropórusos: 50 nm felett

Hogyan alakul a liogélek részecskemérete a hőmérséklet emelésével?

T emelésére zsugorodnak (de pH-tól is függenek)

Hogyan lehet a diszperz rendszereket méret szerint osztályozni?

valódi oldatok: molekuláris diszperziók → ionok, molekulák gázban, folyadékban; 1 nm alatt, könnyű diffúzió, papírfilteren átmegy, nem szeparálható, nem szórja a fényt

finom diszperziók: kolloid diszperziók → szolok (liofób kolloidoldatok); füst, filmek és habok; 1 - 1000 nm közt, lassú diffúzió, ultrafiltrációval/szemipermeábilis membránnal elválasztható, szórja a fényt (Tyndall-effektus)

durva diszperziók: a legtöbb gyógyszerészeti szuszpenzió és emulzió, por, sejtek, homok; 1 mikrométer felett (nagy részecskék), nem diffundál, filtrációval elválasztható, kevergetni kell, hogy szuszpendált maradjon

Osztályozd a kolloid diszerperziókat alak alapján!

prolát: y-tengely hosszabb az x-nél (szerintem hajaz egy tojásra, bácsi szerint rugby-labda)

oblát: x tengely hosszabb az y-nál = diszkosz alakú

rúd/bot (rod)

tányér (plate)

orsó/feltekeredett (coil)

Osztályozd a kolloid diszperziókat a külső és belső fázisok alapján!

első betű: diszergált fázis (belül), 2. betű: diszpergáló fázis (kívül)

G/G (gáz a gázban): NEM LÉTEZIK!

L/G = folyékony aeroszolok: köd, spray, pára

S/G = szilárd aeroszolok: füst, laza korompor (jelentsen akármit is)

G/L = habok: szénsavas víz, sörhab, tejszínhab, hab

L/L = (mikro)emulziók: majonéz, nyers olaj, tej (O/W), vaj (W/O)

S/L = szolok (szintézis), kolloid diszperziók, szuszpenziók (természetes): festék, tinta, fogkrém

G/S = szilárd habok (aerogélek, xerogélek)(zárt cellás: igazi fal; nyitott: köztük lyukak): hungarocell, poliuretán, polisztirénhab, szilikagél

L/S = szilárd emulziók: opál, gyöngy

S/S = szilárd szuszpenziók: grafitszemcsék vasban, színes műanyagok

Írd le a Brown-mozgást!

A kolloidrészecskék az oldószerben szabálytalanul mozognak, miközben ütköznek egymással

Mi a Tyndall-effektus lényege?

A fényt a diszperz fázisú kolloid abszorbeálhatja, szórhatja, polarizálhatja, törheti és visszaverheti

Egy folyadékra milyen erők hatnak?

felszíni molekulák: adhezív → asszimmetrikus erők

folyadék belsejében lévők: kohezív → szimmetrikus erők

egyenlőtlenség miatt a felületi molekulákat a folyadék belsejében lévők belfelé húzzák → felszínkontrakció (felületi feszültség) → legkisebb felület/egységnyi térfogat: csepp →→ energia hatására nagyobbodás, molekula közepéről a felszínre: FELÜLETI SZABADENERGIA

Írd le a felületi szabadenergia jelét, mértékegységét, kiszámolási képletét és definícióját!

jele: gamma/γ

mértékegység: mJ / m²

kiszámolási képlet: γ = W / ΔA

definíció: az a munka, amely ahhoz szükséges, hogy egységnyi területtel megnöveljük egy folyadék felületét / hogy egy végtelen nagy felületet 1 m²-rel megnöveljünk / megmutatja, mennyi munkát kell befektetni 1 csepp kipréseléséhez

minél nagyobb a vonzóerő, annál nagyobb ez is

Gibbs- és Langmuir-monoréteg alapján: ha ez csökken, akkor a felületek közti nyomás is csökken

Írd le a felületi feszültség jelét, mértékegységét, kiszámolási képletét és definícióját!

jele: gamma/γ

mértékegység: mN / m

kiszámolási képlet: γ = W / ΔA = mJ / m² = mN * m / m² = mN / m

definíció: egy erő, amely a folyadék felületén hat megfelelő szögekben

számszerűleg egyenlő és dimenzióban egyenértékű a felületi szabadenergiával

ez is csökken, ha a folyadék polaritása csökken

Írd le a felületi feszültség hőmérsékletfüggését!

Eötvös-szabály: azért kell bele a 4-6, mert a Tc (kritikus hőmérséklet) alatt ennyivel már nem lehet folyadék halmazállapotról beszélni

Sorolj fel felületi feszültség mérésére alkalmas módszereket!

kapillárisemelkedési módszer (capillary rise method): γ ≈ ½ r * rhó * g * h → gőznyomás görbült felületek felett

sztalagmometria: γ ≈ n_ref / n γ_ref -γ → Traube: lefelé, gravitáció hajtja, relatív számolás (cseppek hozzájárulnak); Donnan: felfelé, végek meghajlítva, nyomáskülönbség hajtja; drop volume (kamerával mérve); drop weight (elektronikus mérleggel); du Noüy-gyűrű és Wilhelmy-plate és drop shape(pendant drop, pendant bubble, sessile drop image); spinning drop method (γ = Δ rhó ω² R³ / 4 (határfelületi feszültség))

Írd fel a Gibbs-adszorpciós izotermát!

Írd fel a Traube-törvényt!

Bármely homológ sorozatba tartozó vegyületek híg vizes oldataiban a víz felületi feszültségének egyenlő mértékű csökkenéséhez szükséges moláris koncentráció háromszorosára csökken az oldott anyag szénhidrogénláncában minden további CH2-csoport esetén.

vizes oldatok szénen: minél rövidebb a szénlánc, annál jobban oldódik

inverz Traube-t.: toluololdatok szilikagélen: minél hosszabb a szénlánc, annál jobban oldódik

→ Lundelius-szabály: minél kevésbé oldható, annál jobban adszorbeálódik

Hogyan lehet csoportosítani az aeroszol gyógyszereket?

szárazpor inhalálók: páciens-vezérelt, erőtársított szállítás

nebulizátorok: pneumatikus, ultrahangos

adagolt dózisú inhalátorok: standard inhalátorok (propellánsok), helycsinálók és légzésaktiváló inhalátorok

Honnan tudja a zsírcsepp, hogy hol a tányér széle?

ha monomolekuláris rétegről beszélünk: teljesen szétterül (fí1 = fí2 =0); ehhez S 0 vagy nagyobb kell legyen (adhézió > kohézió (olaj-olaj: összeolvad))

szétterülési együttható: S = γ(w) - γ(o) - γ(ow) = W(A) - W(K) → PÉLDA: benzolcsepp a vízre: 1. benzol nem oldódik → később a szétterülő csepp kiszivárgása a víz/levegő határfelületre → olaj visszahúzódik a lencsébe

ha nem terül szét, csepp alakot vesz fel (belapul), gravitáció nem befolyásolja a csepp alakját

adhézió: olaj-víz határfelülete: γ(ow); energiája:

ΔG(A) = γ(ow) - γ(o) - γ(w) = -W(A)

Neumann-szabály alapján fog elhelyezkedni:

γ(w) = γ(o) * cos(fí1) + γ(ow) * cos(fí2) → ha a 3 vektort egybe toljuk össze

ha S 0-nál kisebb, akkor lesz ez

Melyik egyenlet írja le a folyadékok szilárd felületen való viselkedését? (le is kell vezetni)

Young-egyenlet: γ(SV) = γ(SL) + γ(LV) * cos(fí) → sima

felületi energia TD-i kifejeződése:

(γ12) = (parc. der. F / par. der. A(12))_{T, mű(i)}

γ12: felületközti E; A12: 1-es és 2-es fázis közti kontakt, F: szabadenergia

ADHÉZIÓ (sz és l közt) ÉS KOHÉZIÓ (l és l) ESETÉN: Young-Dupré egyenlet: W(A) = γ(LV) (1 + cos(fí))

S = W(A) - W(C) = γ(SV) - γ(LV) - γ(SL) =

= γ(LV) (cos(fí) - 1) → feltétel a teljes szétterüléshez: S 0 vagy nagyobb

Milyen szöget zárnak be a kapillárissal az anyagok nedvesítő és nem nedvesítő esetben?

fí (kontaktszög) kisebb, mint 90 fok: VÍZ NEDVESÍTI a kapillárist: piramisszerűen felmászik oldalt pl.: üveg;

a kapillárisban felmászik a víz

fí nagyobb, mint 90 fok: VÍZ NEM NEDVESÍTI: lyukszerűen ,,beszívja’’ a folyadékot a paraffin

a kapillárisban lesüllyed a higanyszint

Hogyan lehet zsíros koszt eltávolítani egy szilárd felületről?

detergenciával: roll-up, emulzifikáció, szolubilizáció

→ a detergens úgy hat, hogy megváltoztatja a kontaktszöget

néhány surfactant habot képez: stabil levegő-víz interfázis, de ez nem feltétlenül jelenti, hogy jó detergensek: nem a szil-foly vagy foly-szil interfázisra hat

Miért és hogy lehet előállítani öntisztuló felületeket?

Alapja: érdes felület → Wenzel-egyenlet:

r (γ(SV) - γ(SL)) = γ(LV) * cos(fí)(app)

szuperhidrofób felület: fí > 150 fok (fakir drop); a kohézió lényegesen nagyobb az adhéziónál

LÓTUSZEFFEKTUS: különböző mikrostruktúrák által okozott felületi érdességen és az epikutikuláris viasz hidrofób tulajdonságain alapul

hasznuk: öntisztító felületek gyártása (hidrofób felületen átszaladva a vízcsepp felveszi a koszt)

Mi az adszorpció definíciója?

molekulák kötődése folyékony fázisból a szilárd anyag felületéhez → ellentéte: deszorpció = kötött molekulák eltávolítása

MNDIG HŐFELSZABADULÁSSAL JÁR

adszorbát: megkötött anyag, adszorptív: megkötendő anyag

Milyen típusai vannak az adszorpciónak?

fiziszorpció: másodlagos kémai kötőerők vannak, dinamikus egyensúly, spontán

kemiszorpció: másodlagos kötőerők nincsenek! → nagyon szelektív, csak bizonyos anyagokat köt meg, nem spontán

GÁZSZORPCIÓS KÜLÖNBSÉGEK:

F: van der Waals

ΔH(ads): 40-nél kevesebb kJ/mol; ritkás aktivációs energia; teljesen reverzibilis; multirétegek, alacsony adszorpciós hő

K: kémiai kötés

ΔH(ads): 50-200 kJ/mol;60-100 kJ/mol E(a); kicsit vagy nem reverzibilis; egy réteg, magas adszorpciós hő

Vezess le egy adszorpciós izotermát!

fontos: adszorbeált gázminőség, fiz/kém, adszorpciós E, kémiai kötéstípus

adszorpció izotermája megadja az adszorbeált gáz mennyiségét a nyomásának függvényében rögzített hőmérsékleten (x: p (gáznyomás); y: I (adszorbeált gáz mennyisége)

IUPAC alapján 6féle izoterma különíthető el (screen) → az egyik altípusa: Langmuir! & Giles szerint 20féle (híg)

meghatározás: koncentrációanalízissel: UV-spektroszkópia, differenciálinterferometria, tömegspekt.

képlet: (ns: tényleg elnyelt anyag, szigmás: V-csökkentett felületi többlet)

n^s = n^szigma(v) = V₀ / m (c⁰ - c)

Vezesd le a Langmuir-izotermát!

első típusa az adszorpciós izotermáknak (IUPAC), 2. típus (SLHC): oldószer a felülethez erősen köt, kompetitív osz.-oa. verseny → n(s): mg/g → egységnyi szil.-on megkötött anyag; Langmuir hülye jele: mikromol/m2; c → mg/dm3, mmol/dm3

feltételei: homogén felület; egyrétegű adszorpció, adszorbeált molekulák közt ne legyen interakció

OLDALT LÉVŐ LEVEZETÉS!

Mit tudsz a BET-módszerről?

Langmuir módosítása: többrétegnél is használható

BET-egyenlet nem működik az egész izotermára: más mechanizmusok alacsony és magas nyomáson

speciális felületnél az egyenletek és a grafikon is módosul: Langmuir → 1/n(s) = 1/n_m(s) + 1/(K n_m(s))* 1/p

BET-modell: 0,05 < p/p(0) < 0,3

a(s) = n(m) *A *N(A)

a(s): spec felület (m2/g); n(m): egyrétegkapacitás (mol/g); A: 1 mol. által elfoglalt terület (m2/molekula); N(A): Avogadro (mol./mol)

Milyen alakja lehet egy pórusnak és mivel mérhető?

Pórusméretmegoszlás milyen egyenlettel jellemezhető?

rés, cilinder, tintásüveg, ék

mérhető: Hg-porozimetria (mezo, makro), N₂ kapilláriskondezáció (mikro, mezo, makro)

Kelvin-egyenlet: mert már aggasztóan sokszor ott volt :(

Hogyan magyarázható az adszorpciós hiszterézis?

az adszorpciót követheti kapilláriskondenzáció: hosszában nyeli el → falon anyagadszorpció

kapillárispárolgás párhuzamos a deszorpcióval: vízszintesen megy össze → nyomáscsökkentés: hiszterézishurkok

RAJZ

Milyen előnyei vannak a mosogatószernek és a folyékony szappannak?

mosogatószer: magas surfactantkoncentráció, viszonylag alacsony viszkozitás, kitűnő zsírleszedés

szappan: alacsony surfactantkoncentráció, magsabb viszkozitás, gyengéd a bőrön

bennük: nátrium-lauril-szulfát

Hogy és miből készül a szappan?

triglicerid szaponifikációja:

állati zsír - triglicerid + 3 NaOH → ^{víz & hő} → glicerin + szappan

Csoportosítsd a surfactantokat! ***

ANIONOS: felületaktív rész negatív töltést tartalmaz → pl.: alkánkarbonsavsók: szappan, alkánszulfonsavsók: detergensek, alkil-aromás szulfonsók, foszfátok

KATIONOS: felületaktív rész pozitív töltést tartalmaz → pl.: aminsók, negyedrendű ammóniumsók

KETTŐS IONOS: mindkét töltés rajta → pl.: hosszúláncú aminosavsók, betainok (foszfolipidek)

NEMIONOS: felületaktív rész nem rendelkezik töltéssel → pl.: hosszúláncú éterek, zsírsavészterek, amidok

RAJZUK IS KELL!

(fázis alapján: középső fázis - hexagonális folyadékkristály, rendezett fázis - lamelláris fk.)

Mi a Packing-paraméter?

egy olyan paraméter, amely meghatározza a micella kialakuló szerkezetét, megmutatja előre a micella formáját (egyensúlyi érték változhat) → képlet: P = V / (a₀ *L_c) → V: surf. faroktérfogat, a₀: aggregáló interfázis egyensúlya/mol, L: farokhossz

pl.: szférikus micella g aggregációs számmal:

V(core) = g *V = 4πR³/3 A = g * a₀ = 4πR²→R = 3 V/a₀

R kisebb/egyenlő, mint L → 0 < V/(a * L) </= 1/3

</= 1/3: szférikus, </= 1/2: cilinder, </= 1: kettősréteg!

csak a fejcsopi (de az ő területe a hidrofób farokhossztól függ!) szabályozza az egyensúlyi aggregátumszerkezetet az a0 fejterületén keresztül: nagy fejcsopi = nagy a → szférikus; vissza is: lamelláris

farok NINCS hatással az aggregátum alakjára és méretére, de alakváltozás lehet, ha hossz hosszvált.

NEMIONOS S.: m, alfa, a0 kicsi → nagy P → 2xréteg/lamelláris; m nagy → kicsi P → cilinder

IONOS: sóadás alfa taszítását csökk. → ae csökk. → P nő → szférikus átalakul cilinderessé

EGY/2FARKÚ: P 2farkúnál 2x → 2xréteg szférikus/glob. helyett

OSZ. HATÁS: felületközti nyomás csökk. → a0 nő → P csökken → 2xr. micellává, rúd szférikussá

T-HATÁS: T nő → fejcsopi sztérikus taszítása csökken → alfa csökk., a0 csökk. → P nő

micellában nem egyenletes deformáció

Milyen jellemzői vannak egy peptidmicellának?

kicsi, vírusméretű részecskék (10-50 nm)

hasonló a lipidmolekulákhoz

peptidmagból (hidrofób rész) és PEG-héjból (hidrofil) állnak

peptidmag összetétele lehetővé teszi a peptid/fehérje szolubilizálását

kis molekulákhoz is jó

Mire használható a Kraft-pont, a felhősödési pont és a cmT?

Krafft-pont: = az a pont, ahol az oldhatósági görbe talizik a CMC görbével →→ Krafft-hőmérséklet meghatározása = egy ,,olvadáspont’’

= az a pont, amely alatt nincsenek micellák → IONOS SURFACTANTOKRA (erősen hőméréskletfüggőek)

felette az oldhatóság élesen növekszik a micellaképződésnek köszönhetően, alacsony T - ez is alacsony, szűk tartományban gyorsan emelkedik → egy bizonyos T felett nem lehet micella! (micellaképződés: S + (n-1) S → S2 + (n-2) S → Sn-1 + S → Sn aggregáció folyamatos → kooperatív jelenség: Kn = [micellák]/[monomerek]ⁿ = [Sn]/[S]ⁿ → CMC = (nKn)^-1/n

felhősödési pont: néhány surfactant(polietilén-polietilén-oxid alapú) dehidratálódik és hőmérsékletemelésre a fázisok szétválnak

pluronics (polipropilén-oxid-polietilén-oxid (PPO-PEO) alapú felületaktív anyagok: micellák PEO szegmenseinek dihidratációja miatt alakulnak ki: kritikus micella hőméréklet = cmT

→ NEMIONOS SURFACTANTOKRA

Milyen tényezők vannak hatással a cmc-re (= kritikus micellakoncentráció)/ surfactant molekuláris szerkezetére?

szénhidrogénlánc: ha HC-hossz nő → cmc csökken

ha HC-elágazik → cmc nő; ha HC telítetlen → cmc nő

hidrofil csopi: típusfüggő - ionos: ekvivalenciánál kis hatás; nemionos: alacsony cmc

szám nő → cmc nő; pozíció: középső > terminális

hozzáadott anyagok:

egyszerű elektrolitok: nemionos: nem hat rá, ionos: taszítás csökken → cmc csökken

alkoholok: cmc csökken → alkohol HC-lánchossza, SAA lánchossza, alkoholkoncentráció

szénhidrogének: oldhatóvá tétel → taszítás csökken → cmc csökken

hőmérséklet: nemionos SAA → micellaméret nő → cmc csökken

Mit jelez a HLB-érték?

HLB = hidrofil-lipofil egyensúly → amfifil surfactantokra

HLB 1-3: antihabok, inverz micellák

HLB 3-8: W/O emulzifikálók

HLB 7-9: nedvesítő- és elterítőszerek (kenőcs, krém)

HLB 8-16: O/W emulzifikálók

HLB 13-16: detergensek - mosószerek

HLB 15 felett: szolubilizálók

első 3 lipofil, utána hidrofil

a vízoldékonyság elvesztése nélküli felületaktivitás megfelelő és meglehetősen kényes egyensúlyt igényel a poláris csopi hidrofilitása és az amfifil molekula szénhidrogén részének hidrofóbsága közt

minél nagyobb ez az érték, annál jobban oldódik vízben

többértékű alkoholos zsírsavészterek HLB-jét gliceril-monoszterátként számítjuk: HLB = 20 (1- S/A)

S: észter elszappanosítási értéke, A: zsírsav savértéke

GRIFFIN-skála: csoporthozzáadás

surf. keverékekkel elérhető a kívánt emulzifikálóhatás

Mik a detergencia feltételei?

surfactantadszorpció energiája nagyobb legyen az új felület E-jánál

s. új sz/l interfázisa alacsonyabb legyen, mint az előző sz/olaj interfázis: kontaktszög nő

spontán olajadsz. a micellákba

Írj 2 példát adszorpcióra, amely sz/oldat interfázison történik! Milyen faktorok szabályozzák az adszorpciót?

egy enzim metabolikus aktivitását gátló gyógyszerek:

gyógyszer - adszorbeál, enzim - adszorbens

enzimeket és toxoidokat Al-oxid és Ca-foszfát gélek adszorbeálják

enzim - adszorbeál, gél - adszorbens

FAKTOROK: oldtkoncentráció, hőmérésklet, adszorbensfelület (nő → nő), szennyeződéseltávolítás, adszorbens-oldószer interakció és oldószerversengés, oldat-pH

GYÓGYSZERÉSZETI HASZNÁLAT: színtelenítőszerek, szárítószerek, adsz. kromatográfia, orvosi adszorbensek, hosszanható gyógyszerek → tisztítás, c híg oldatokból, adsz, szűrőpórusfalon, kolloid- és emulzióstabilitás

Miért süllyed el egy test a folyadékban és milyen erők hatnak rá ilyenkor? Hogy határozható meg a bemerülési munka? ***

Gurvics-szabály: minél nagyobb a szilárd anyag immerziós hője az oldószerben/minél nagyobb a folyadék affinintása a felületen, annál kevesebb anyag adszorbeálódik

Mit tudsz a polimeradszorpcióról sz/l interfázisban?

kis mol. adsz.-val (pl. surf., ionok) nagy különbségek: oka a polimerek sok konfigurációja folyadékokban és felületeken (loop-tail) → nagyobb entrópiaveszteség/molekula, mint kicsiknél → adsz. kár

ΔG⁰ csökkenés is nagyobb, mivel rengeteg a polimerben a kapcsolódás lánconként → adsz. öröm

általában lassabb az adsz, mint a kicsiknél

MEGHATÁROZÓ: adszorbeált pol. mennyiség (adsz. izotermán), polimerkonformáció a felületen → minél nagyobb a polimermolekualtömeg, annál jobban adszorbeálódik a felületen ugyanabból az osz.-ből

Milyen forrásai lehetnek a felületek közti/határfelületi töltéskülönbségnek szilárd/vizes oldat határán?

különböző ionoldhatóság: egyes ionos kristályok felületén lévő rácskationok/anionok számában enyhe egyensúlyhiány van → pl. AgI, BaSO₄, CaF₂, NaCl, KCl

felületi ionok helyettesítése: pl. rácshelyettesítés kaolinban → Al helyettesítésével negatív lesz

specifikus ionadszorpció: OH- és H+, többértékű ionok: Ca²⁺, Mg²⁺, La³⁺, SO₄^2-, ionos felületaktív anyagok, polielektrolitok (nagyon szeretik, felülettöltést meghat.)

felületi csoportok közvetlen ionizálása: kép → vizesnél H-ek leszakadnak (pH-változtatás)

ioncsereadszorpció (nem egyenértékű ionadsz.): gyanták → az oldatfázisból kationok/anionok cseréjére használt szerves/szervetlen polimerek

szerves gyanták: polimergerinc nem vesz részt a kötésben → funk. cs.: anion/kation komplexképzésére szervetlenek: Al-szilikátok (pl. zeolit)- KATIONCSERÉLŐ

réteges kettős hidroxidok (LDH) - ANIONCSERÉLŐ

• egységnyi anyagmenny.-re cserélhető ionkapacitás: CEC, AEC

• szelektivitás: kation/anioncsere, csopin belüli is

• csere azonos alapon történik, csereiontöltést semlegesíteni kell

• erős ioncserélők: 2-12-es pH közt is ionizáltak maradnak, gyengék elveszíthetik

• gyenge kationcs.: karboxilsav (-COO-Na+), erős: szulfonsav (-SO3-Na+), gyenge anioncs.: 1., 2. és 4. rendű aminok (-N+R3Cl-), erős: 4. r. amin (-N+R3-Cl-)

Mi történik a vízdeionizációja során?

kép (sóoldattal regenerálás)

Mik a Guoy-Chapman kettősréteg feltételei? Milyen hatása van a sókoncentrációnak?

1. felületi töltés elkenődik

2. ionok = pontszerű töltések

3. nincs specifikus ionadszorpció

4. dielektromos állandó legyen állandó

anionok: magasról meredekebben, kationok: alulról tompábban → taliznak

a töltésszűrés a ható ion vegyértékszámával nő, kettősréteg vastagsága csökken (annál kompaktabb)

Mi a Stern-potenciál és mi az előnye a többihez képest?

nagyon egyszerűen leírható vele a felületi áttöltődés (pillantszerű!)

számít a felületen lévő kötőhelyszám

Stern-rétegvastagságban a koionok felületi potenciálja nő, ellenionoké csökken, aztán mindkettőnél éles váltás

hasadási sík: a rétegen belüli ionok a részecskével együtt mozognak (merev kapcsolat)

hidrodinamikus nyírás síkja = csúszási sík: a Stern-réteg határa → ami ezen túl van, nem mozog együtt a r.-vel

Mik az ionok kristályrácson történő adszorpciójának általános szabályai?

rosszul oldódó kristályos szil. anyagokon előnyösen olyan anionok és kationok adszorbeálódnak, amelyek azonosak/nagyon hasonlóak a kristályrácsalkotó ionhoz pl. szil. a. - AgCl & KCl/AgNO3/KBr/CuSO4 oldatával → sajátion felvételére hajtanak, ha nem fém a felület

savas oldatban H+, lúgosban OH- adszorbeálodik spec.

Schulze-Hardy-szabály: 3értékű ionok (Al3+, PO4^3-) erősebben adsz., mint a 2értékűek (Ba2+, SO4^2-), ők pedig jobbak az 1értékűeknél (Na+, Cl-)

több hidratált ion - kevésbé erős adsz., kevésbé hidratált - erősebben adsz. a szil. felületre → alkálifémionok: Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+ HIDRATÁCIÓ ÍGY CSÖKKEN, ADSZORP. ÍGY NŐ → Li+ legjobban hidratálva, de legkevésbé adszorbeálva

vízzel érintkező felületek gyakrabban - töltésűek, mint a +-ak (kationok: jobban hidratáltak)

Honnan tudjuk biztosan, hogy a micellák valóban így néznek ki?

kis szöges fényszórással:

deuterált polisztirol + toluol → szőrös micellák

Mi az a CMC/c(k)?

= kritikus micellaképződési koncentráció:

ha c kicsi → surfactantok adszorpciója a levegő-víz határfelületen történik

ha c > CMC: micella képződik

képlet: ΔG⁰_mic = μ⁰_mic - μ⁰_solv = RT * ln(CMC)

általában nemionos surfactantoknál alacsonyabb (10*-4 - 10*-3 M, több aggregálódik), mint ionosoknál (10*-3 - 10*-2 M, kevesebb aggregálódik)→ hirtelen változások a CMC-ben a micellaképződés miatt

ionosok: vezetőképesség ≈ mozgékonyság

értéke függ a poláris csopitól és a szénlánchossztól → minél nagyobb az apoláris lánc, annál kisebb CMC (mivel így a hidrofób rész nő) (karboxil: legmeredekebb, szulfonát: közepes, szulfát: leglaposabb)

log(CM) = a - b* log(c(só))

Mi a Tanford-modell?

fázisszeparációs modell → leírja a micellizáció alapvető jellemzőit

• farok áthelyezése felelős az aggregációért, nem befolyásolja a méretet és a formát

• maradék érintkező: a0 → aggregátumnöv. elősegítése

• fejcsopitaszítás: 1/a0 → méretkorlátozás!

Mi a zéta-potenciál jele, definíciója, számolási és mérési módja? ***

= a nyírási síkon mért elektromos potenciál (elektrokinetikai jelenségek 2 fázis differenciális mozgásából származnak, ahol az interfázis egy elektromos kettősréteg → ez a szil. felülettől egy bizonyos távra lenyíródik, vékony film lesz a szilárd a.-gal)

jele: zéta = ζ

elektrolitoldattal érintkező szilárd felület ált. el. töltést hordoz (szigma0) → eredménye: egy el. pot. a felületen + egy csökkenő pot. (,,szigony’’), amikor az oldaton áthaladunk a felülettől távolodva → befolyásolja az ionok eloszlását a folyadékban

Két régió n. fontos: a felülettel közvetlenül szomszédos Stern-réteg (ionméret!) + 1 diffúz réteg → diff.r. és a szil. felület közötti töltéskül. miatt az egyiknek a másikhoz viszonyított elmozdulása töltésleválást okoz → potkül.-t generál/egy el. pot. alkalmazása az egyiknek a másikhoz viszonyított elmozdulását okozza → a szilárd felület és a folyadék relatív mozgása nyírófelületen történik (ahol a potenciál a zéta)

értéke az elektrokinetikai jelenségek mérésével határozható meg → majdnem azonos a Stern-potenciállal, így a diffúz réteg elején lévő potenciál mértékét adja meg

IZOELEKTROMOS PONT: az a pH, ahol a zéta potenciál 0 (ahol a csúszási síkon nincs töltés) → töltött, hidratált felület: ΔpH először megemeli a zétát, aztán lecsökken a kettősréteg összenyomása miatt

ha növeljük az oldatkoncentrációt, IEP marad a helyén, csak meredekebb lesz a függvény

kül. anyagok IEP-jai más pH-n vannak: porok koaguálódnak, ha ell. töltésűek (zétap. - pH fv.)

kicsi pH: nincs elég OH- → + töltés: de csökken a graf.

ahol OH- = H+ → teljes kiegyenlítődés: -íról n. fel., egyenes

nagy pH: nincs elég H+ → - töltés, kicsi pH fordítottja

ha polielektrolit adszorb.: gyorsan, majd lassan emelkedik

minél vastagabb a kettősréteg, annál nagyobb a zétap. (ábrázolva: elektr. pot. - felülettől való táv grafikonon)

mérése: MIKROELEKTROFORÉZIS (u(elf) = v(elf)/Ex → v(elf): dx/dt (mikrom/s), Ex = U/l (ez nem i) (V/cm) → Smoluchowski, Hückel) → Zeta Mark 21 géppel, Colloidal Dynamics Acoustosizer, Brookhaven Zeta Plus, Paar Physica EKA

szervezetbeli hatás: ha alacsony, vvt-k összeragadnak

Sorold fel az elektrokinetikai jelenségeket! ***

elektroforézis: részecske mozog, potenciált adunk rá (zétapotenciál eredménye) (mozgó határ elektroforézis, papíre., horizontális elektrofor., kapilláriselektrofor.)

ülepedési potenciál: részecske mozog, potenciált mérünk

elektroozmózis: közeg mozog, potenciált adunk rá

áramlási potenciál: közeg mozog, potenciált mérünk

Csoportosítsd a polimereket előfordulás szerint, kémiai összetétel alapján, láncszerkezet alapján, feldolgozási tulajdonságok a., fizikai/mechanikai tul./végfelhasználás alapján! ***

ELŐFORDULÁS SZERINT:

• természetes: fehérje, NS, cellulóz, radír, kem.

• mesterséges: nylon, dacron, poiletilén, teflon

KÉMIAI ÖSSZETÉTEL ALAPJÁN:

• homopolimer: egyféle monomer

• kopolimer: 1-nél többféle monomer: random (ABBA), alternáló (ABAB), blokk (AAABBB), graft (AAAA-BBB : vmelyik oldalsóról leágazás) (diblokk: AB, trib.: ABC, ABA, multi: ABCD)

• alternálót kivéve mindegyik adszorbeált polimerlánckonformációnak is számít!

LÁNCSZERK. ALAPJÁN:

• lineáris (magas denzitású PE)

• elágazó (al. d. PE)

• térhálós (pl. elasztomerek)

FELDOLGOZÁSI TUL. A.:

• hőre keményedő: oldhatatlan és csak duzzadó (hálózatos pol.)

• hőre lágyuló: nem térhálósodnak, oldódnak, megolvadnak és folynak (lienáris, elágazó)

FIZ./MECH. TUL./VÉGFELHASZN. A.:

• műanyagok, gumik (elasztomerek), szálak, bevonatok, ragasztók

Melyik 2 folyamatát tanultuk a polimerizációnak? *

POLIKONDENZÁCIÓ: lépéses pol. → ált. 2 kül. monomer kombinálódik vízvesztés során

pl.: diamin + disav = poliamid + víz

POLIADDÍCIÓ: láncpolimerizáció/növekedés, iniciátor → monomermol.-ok kapcsolódnak össze egymással atomvesztés nélkül

pl.: iniciáció → propagáció → termináció: párosodás/kombó/diszproporció

KÖZTÜK KÜLÖNBSÉGEK A KÉPEN

Írj 3-3 példát kondenzációs és addíciós polimerre! A monomerjüket is írd le (ahol tudjuk)!

KONDENZÁCIÓS:

• poliamid: nylon, poliuretán: Perlon, poliészter: Dacron

ADDÍCIÓS:

• propilén → PP (polipropilén)

• vinil-klorid → PVC (polivinil-klorid)

• etilén → PE (polietilén)

• sztirol → PS (polisztirol)

Sorold fel a 4 szabadgyökös polimerizációs módszert!

bulk polimerizáció (legegyszerűbb, hőátadás rossz)

szuszpenziópolimerizáció (hőátadás jobb, van iniciátor)

oldatpolimerizáció (hőátadás n. hatékony, körny. bajok)

emulziópolimerizáció (nagyüzemi előkészítés, latexhez, szupermagas M-ek eá.) → emulzió: O/W, inverz e.: W/O

Mi a theta-állapot és -hőmérséklet? 2 módszer a meghatározására?

= olyan oldószer, amelyben a szegmens-szegmens interakciók nagyon gyengék vagy 0 → polimer ez alapján veszi fel a 3D-szerkezetét (fluktuálódó vagy random feltekeredés)

a benne lévő kölcsönhatásoktól függ: szegmens-szegmens (n. erős), szegmens-osz., osz.-osz.

= az a hőmérséklet, ahol már nem zsugorodik és nem duzzad egy adott T-n → tkp. az állapot is ez

Flory expenziós faktor: alfa → ha 1-nél nagyobb: jó oldószer, mert kitágul

ha 1-nél kisebb: rossz oldószer, mert összezsugorodik

• ha polimer-pol. interakciók erősebbek a pol-osz-nél: alfa 1-nél kisebb → rossz osz., öh.

• ha pol-osz erősebbek a pol-pol-nél: alfa 1-nél nagyobb → jó osz., lánc kiterjed,

• HA POL-POL = POL-OSZ: THETA-ÁLLAPOT; alfa = 1;amorf olvadással megegyezik

2 módszer a megvalósítására: PVC feloldása poliuretánban, megfelelő oldószer és megfelelő használata

Hogyan határozható meg a polimer molekulatömege? (3 módszer) → MOL.TÖMEGELOSZLÁSI FÜGGVÉNYEK

szintetikus polimerek: mindig van lánchosszváltozás, POLIDISZPERZEK

élő szervezeteké: fix lánchossz, HOMODISZPERZEK

MOL.TÖMEGELOSZLÁSI FÜGGVÉNYEK:

• n(i) * M(i)/szumma (n(i) * M(i))

• m(i) * M(i)/szumma (m(i) * M(i))

  → differenciális megoszlás: fordított U (frekv. -y, M - x-tengely)

• szumma n(j) M(j)/ szumma n(i) *M(i) j=/< i

• szumma m(j) M(j)/ szumma m(i) *M(i) j=/< i

  → integrális megoszlás: fél S (F(x) = derivált f(x)dx -y, Mi - x)

A polimerek molekulatömegének meghatározása: 3 módszer felsorolása. Melyek ezek? NEM SZÁMOLÁS

• kapillárisviszkozimetria (lehet relatív, specifikus, csökkentett, inherens, intrinszik) → Ostwald-féle viszkoziméter: η/η0 →kerekítve: t/t0

• ultracentrifugálás: Svedberg-egyenlet

• ozmometria: redukált ozmotikus nyomás egyenlete

• turbidimetria/nefelometria: fényszórás → polimerfrakcionálás

• gél kromatográfia: fehérjeelválasztás méret alapján: nagy mol. - hamar kint , kicsi - sokáig bent

• méretkizárásos (SEC) kromatográfia = gélpermeábilis: nagy mol. - hamar kint (r(g)>> d), kicsi - sokáig bent (r(g) << d)

• gélpermeációs krom. (GPC)

Hogyan tudod KISZÁMÍTANI a moláris tömegeket?

nem meghatározás és nem eloszlás

• szám szerinti átlag

• tömeg szerinti átlag: mindig több, mint a szám szerinti

• M(k) és M(v)

Mi a PDI és mi határozható meg vele? ***

M(w)/M(N) = PDI → minél távolabb vagyunk az 1-től, annál polidiszperzebb

= polidiszperzitás-index

• ha monodiszperz: M(w)/M(N) = 1

• ha polidiszperz: M(w)/M(N) > 1

Hogyan lehet a polielektrolitokat csoportosítani?

ANIONOS: pl. → PSS(polisztirén-szulfonát)

KATIONOS: pl. → PEI(elágazó polietilén-imin)

AMFOTER: pl. → zselatin

• izoelektromos pont pH = kettősion koncentrációja maximális és kation- és anionkoncentrációk megegyeznek; ilyenkor egy AS/peptid/fehérje nem töltött, bázikus R-csopikhoz magasabb pH kell, savas R-csopikhoz alacsonyabb, hogy elérje az IEP-t

  → lizin komplexebb: 2 bázikus csopija miatt: dikationos → monokationos → dipoláris → anionos

• ηrel egyre laposabb a polielektrolitkonc. függvényében, ha az egyszerű elektrolitkonc. nő → oka: charge screening

• izolabilis feh.: kicsapódik iep-nél, izostabilis: nem csapódik ki dehidráció nélkül

• legnegatívabb potenciál: erősen savas oldatánál

Mi a koaleszcencia?

a kolloidrészecskék összeolvadása egy nagy kolloiddá, nem tartják meg a felületüket

Hogyan lehet a kolloidrészecskék közötti vonzó potenciált növelni?

van der Waals vonzó kh.: vonzópotenciál → - A r/12x = V(A)(x)

• A: Hamaker-konstans: nem változtatható

• anyagi minőségének megváltoztatásával → pl. kvarc cseréje fémre → sokkal jobb A

• 2 részecske közötti táv lecsökkentésével (x) → kevesebbel osztunk, nagyobb a V

• részecskesugár növelésével: többet osztunk → nagyobb V

akkor a legnagyobb az energiája a van der Waals-nak, ha A minél nagyobb

Hogyan lehet a kolloidrészecskék közötti taszítást növelni?

kolloidstabilitáshoz szükségesek taszító erők az ütköző részecskék között

elektromos töltések vagy kapcsolódó polimerrétegek szűrik a vonzást

elektrosztatikus potenciál: ell. töltések taszigálják egymást → Coulomb-taszítás: elektrosztatikusan stabilizál → TASZÍTÁS NÖVELHETŐ, HA EZ NŐ, JOBBAN TASZIGÁLNAK, és az aggregáció is akadályozott

sztérikus potenciál: részecskefelületek összeérnek → nem stabilizálhatók → entrópiaakadály: sztérikus stabilizálás (feltételei: nagy adszorbeált menny., nagy rétegvastagság, nagy adszorpciós E, jó osz., alacsony konc.)

• Flory polimer/osz. interakció paraméter (X): ha fél alatt van, taszító; ha felette: vonzó

DLVO-elmélet szerint (elektrosztatikus stabilizálási teória): az elektrosztatikus taszítást befolyásolja a STERN-POTENCIÁL (ψStern) és az ELEKTROMOS KETTŐSRÉTEG VASTAGSÁGA (1/κ)

Mi a DLVO-teória lényege?

V(T) = V(A) + V(K) alapján összeadódnak az értékei, így megkapjuk a végső potenicálértéket

V(T)/ k*T >/= 10: kolloidstabilitás

• k: Boltzmann-állandó

• T: hőmérséklet: minél melegebb van, annál gyorsabban közlekednek a részecskék → ezt meg akarjuk akadályozni: T-állandóság

akkor stabil, ha a taszító erő 10-15x nagyobb, mint a vonzó: egyedül stabilabbak

ha a vonzás nagyobb: nincs ellenállás: előbb-utóbb az egész összetapad → ez NEM JÓ (koaguláció)

KOLLOIDSTABILITÁS FELTÉTELEI:

• 1. felületi töltéssűrűség magas - elektrolitkonc. alacsony, magas potenciálköszöb → stabil

• 2. másodlagos minimum megjelenése: x > 3 nm → még mindig magas köszöb → kinetikailag stabil

• 3. potenciálküszöb kicsi → lassú koaguláció

• 4. 0 > küszöb → gyors koaguláció a CCC-ben (critical coagulation concentration) → instabil

• 5. nincs potenciálküszöb: erős vonzópot. → nagyon gyors koaguláció

  1 → 5: elektrolitkonc. nő, diffúz elektr. kettősréteg vékony

TASZÍTÁS: + → 0, VONZÁS: - → 0, ÖSSZESEN: - → + → 0

megmutatja, milyen arányban kell +1, +2 és +3 iont hozzáadni: Schulze-Hardy-szabály → 1/z 6.-on (1000:16:1,3)

Milyen mechanizmusokkal történhet koaguláció?

PERIKINETIKUS: Brown-mozgás általi ütközések

DIFFERENCIÁLIS ÜLEPÍTÉS: polidiszperz szuszpenzió

ORTOKINETIKUS: indukált ütközések keverés, nyírás által előidézve

gyors koag.: minden ütközés aggregációhoz vezet → magas elektrolitkonc.

lassú koag.: csak egy részük vezet hozzá → alacsony/közepes e.konc.

Mi az emulzió fogalma? Mik egy emulgeálószer feltételei és hogyan lehet őket csoportosítani?

bizonyos méretű folyadékcseppek szuszpenziója (diszpergált forma) egy 2., vele nem elegyedő folyadékban (diszpergálószer)

em. szer feltételei:

• jó felületi aktivitás

• képes kell legyen egy sűrített film kialakítására

• diffúziós sebesség: a határfelülethez hasonló az emulzióképződés idejéhez

CSOPORTOSÍTÁS:

• surfactantok: anionos (Na-sztearát, K-laurát, Na-dodecil-szulfát), kationos (4.r. ammóniumsók, aminohidrokloridok), nemionos (poliglikol, lecitin)

• szilárd anyagok: amfifil tulajonságokkal: korom, szilikagél, agyag

Hogyan lehet csoportosítani az emulziókat?

DISZPERZ FÁZIS ALAPJÁN:

• O/W: olajcseppek diszpergálva vízben

• W/O: vízcseppek diszpergálva olajban

• befolyásolja: olaj-víz fázisarányok, T, adalékanyagok jelenléte, szilárd részecskék, mint stabilizálószerek (Pickering-emulzió), nedvesítési feltételek (olaj-víz érintkezési (kontakt)szögek a szil. anyagon

A FOLYADÉKCSEPPEK MÉRETE ALAPJÁN:

• 0,2 - 50 nm: makroemulzió (csak kinetikailag stabil)

• 0,01 - 0,2 nm: mikroemulzió (kinetikailag és termodinamikailag is)

Mi a Pickering-emulzió?

nagy stabilitású emulzió, amelynél az olaj/víz interfázist szilárd részecskék stabilizálják

Hányféleképpen készíthető emulzió?

olajcsepp + surfactant vagy

• + polimer

• + szilárd részecskék

delta G = gamma *delta A >> 0: hatalams E-befektetés kell

koaleszcenciánál ez 0 alatti: deszorpciós E-tól függően megelőzés/indukálás

Milyen kapcsolat van a CPP és a HLB közt?

CPP = critical Packing-paramer → P = v /(l * a0) → molekuláris paraméterek összefoglalása (fejcsopiméret, lánchossz, hidrofób farokV), intenzív változókkal (T, I) összekapcsolva

• v: SZH-magtérfogat, l: SZH-lánchossz, a0: hatékony fejcsopiterület

összefüggés HLB (hidrofil-lipofil es.)-lel: P = 1/HLB, ha értéke 10, a surfactant ugyanakkora affinitást mutat olajra és vízre isminél több vízoldható csopi van a molekulában, annál magasabb a HLB (=emulgeálási viselkedés jelzése: száma majd attól függ, hogy végül milyen fázisban van) + PIT-módszer (O/W: em. szer 20-60 fok közt; W/O: 10-40 fokkal lejjebb) + CER (HLB-megfeleőség, mol.V, alak, kém. term.)

ha O/W: CPP < 1, HLB > 10

ha W/O: CPP > 1, HLB < 10

mikroemulziók CPP-je: 1 → spontán létrejönnek

MIre jó a Bancroft-törvény?

ha az emulgeálószer vízben oldódik → O/W emulzió keletkezik → magas HLB-jű surf. (15 körüli HLB)

ha az em. szer olajban old. → W/O emulzió kel. (optimumuk: 5 körüli HLB)

MERT az emulziótípus jobban függ az em. szer természetétől, mint a jelenlévő olaj vagy víz relatív arányától vagy az emulzió előállításának módszerétől → alacsony HLB-jű surf.

lefelé induló hullám alakú grafikon

Hogyan lehet eldönteni, hogy milyen emulzióról van éppen szó? ***

teszteket kell végezni

1. festésteszt

2. hígítási teszt

3. elektromos vezetőképességi teszt (O/W kezdetben stabilabb vezető)

4. refraktív index mérése

5. szűrőpapír teszt

+mikroszkóp tárgylemezre: víz & emulzió & olaj → összehúzás: amelyikkel elegyedik/összefolyik, az van kívül

Hogyan stabilizálható egy emulzió?

• vegyes összetételű felületaktív anyag hozzáadásával (jobb, mint 1-gyel): NaCl hozzáadása lauril-alkoholhoz és NA-lauril-szulfáthoz

• (nincs összefüggés a csepptöltés és e.stab. közt W/O-ban, de O/W-ben nemionos em. szerbe kerülhet töltés → nem jó → sztérikus gát: kiszáradás és SZH-lánc konformációváltozása)

• ált. viszkozitásnöveléssel: ütközésszám csökken, cseppszám nő, koncentráltan ált. stabilabbak

• cseppek méreteloszlásának egyenletessé tételével

• diszpergált fázis térfogatcsökkentésével

• hőmérséklet csökkentésével

• emulgeálószer hozzáadásval

• hidratációs erőkkel: O/W, sztérikussal: W/O ionos surfactantokkal

• szilárd porokkal: hidrofób erők (nedvesítés)

Hogyan érhető el az inverz micella?

HLB/CPP arány megváltoztatásával:

Na-szappan (O/W) → +BaCl2 → Ba-szappan (W/O)

O/W → W/O: T-változtatás nemionosoknál, elektrolitkisózás ionosoknál → MERT: ezek megzavarják a vízmolekulákat a nemionos és ionos surf. körül, surf. oldhatóság megváltoztatva (felületgörbület is változik)

• hozzáadás sorrendje: vizet rakok olajba + emulgeálószer → W/O (fordítva is)

• emulgeálószer olajban oldhatóvá téve: W/O e.

• O/W arány nő → W/O (ford. is)

• O/W T-emelése →hidrofóbabb lesz az em. szer → W/O

• elektrolitok és egyéb adalékok hozzáadása: pl. → O/W = Na-cetil-szulfát + koleszterin stabilizál →többértékű Ca hozzá: ford.

Mit jelent a creaming?

az 1 mm-nél nagyobb cseppek a gravitációs erők hatására előnyösen felülre/alulra telepedhetnek

• instabilitás, de nem súlyos (koal., em. törés)

valószínűsége homogenizálással csökkenthető (sűrűségkülönbség megakadályozása) → ehhez többfázisú em. kell

Hogyan lehet destabilizálni egy emulziót?

ÉS eltörni?

• fizikai módszerekkel: centrifugálással, finom rázással/kevergetéssel, alacsony intenzitású ultrahangos rezgésekkel, filtrációval

• T: kb. 70 fokon eltörnek

• elektromos úton

ELTÖRÉS: fázisszeparációval

• Ostwald-éréssel

• aggregációs folyamatokkal (flokkuláció, kuag., összeolv.)

• fázisinverzióval

• szedimentációval, centrifugálással, filtrációval, hőkoagulációval, kisózással

Hogyan lehet komplex emulziókat létrehozni?

1. olaj + lipofil surf. → keverés: W/O

2. bele hidrofil surf.-ba → keverés: W/O/W

Mi a különbség normál- és mikroemulziók keletkezése közt?

bikontinuális szerkezet: csak mikroemulzióknál jöhet létre (HLB: 10, CPP: 1)

mikroknál: határfelületi feszültség 1000x kisebb, mint normál emulzióknál

mikroe.: SPONTÁN KELETKEZIK, nem kell E-befektetés

• Winsor I: O/W; W II: W/O, W III: bikontinus

normál e.: E-befektetés kell

Kolloidrészecskék alakjait hogyan osztályozhatjuk?

IZOMETRIKUS: gömb, kocka, oktahedron

ANIZOMETRIKUS: prolát, rúd, fibrilláris, oblát, lamella, tányér

→ ezek alakulnak ki a primer részecskékből:

korpuszkuláris, fibrilláris, lamelláris, 2. r.-k → aggl. → koherens rendszerek

Anizometrikus részecskék osztáylozása mezomorfiásan (random szerk. és kristályrács közt?

nematikus: kb. párhuzamos

smektikus: y-irányú elrendeződés is van

taktoid: csigaszerűen

Írd fel a részecskék méret szerint eloszlását! diff. + integrális görbe ***

fogalmak:

eloszlási funkciók, egyenérték átmérő, átlagos átmérő, polidiszperzitás

meghatározási módok:

• mikroszkópia & képelemzés

• szita frakcionálás

• szedimentáció

• centrifugálás

• dinamikus fényszórás

Mi az ekvivalens sugár definíciója?

hipotetikus gömb alakú részecske sugara, amely ugyanolyan sűrűségű és ülepedési sebességű, mint az adott részecske → DINAMIKUS

annak a körnek a sugara, amelynek területe megegyezik az adott részecske 2D-s képének területével → STATIKUS

olyan kör sugara, amelynek kerülete megegyezik a részcseke kerületével (adott r. 2D-s képe) → STATIKUS

• A MÉRÉSI MÓDSZERTŐL FÜGG!

Mit ír le a Stokes-egyenlet?

az ülepedési sebességet: minél nagyobb a közegviszk., annál lassabban

v = delta h / delta t = 2 r2 pí g / (9 viszk)

Mik a liofób kolloidok?

azok a diszperziók, amik TD-lag instabilak és csak rövid ideig léteznek

MI a peptizáció?

az összeállt kis kolloidok részecskékre szétesése

Hogyan tudunk aeroszolokat készíteni? Hogy mozoghatnak?

diszpergálás: folyadéknebulizáció, pulverizáció, száraz neb.

kondenzáció: köd → párakond.;por: deszubl.

kémia reakciók: gázfázisú r., exoterm r. (foly/szil fázis)

MOZGÁSUK:

• szedimentáció

• intercepció

• imapkció

• diffúzió/Brown-mozgás

lerakódási sebsség közepes mértenél a leglassabb

Hab instabilitásánál milyen szerepe van a Plateau-határnak?

Hogy lehet őket stabilizálni?

ott a nyomás sokkal alacsonyabb → kapillárisáramlás oka → víz ide folyik, amíg instabillá nem válik

pl. glicerin + szappanoldat: viszk. nő, habfolyás lassul → összeesés

HABSTABILIZÁLÁS:

• elektrosztatikus: ionos surf.

• sztérikus: nemionossal

• kiszáradás/vízelvezetés

• durvulás

• filmszakadás

HABZÁSGÁTLÓK: habképződés előtt hozzáadva, habzóanyagok cseréje/oldása

HABTÖRŐK: mechanikai, lökéshullámok, kompressziós h., UH, forgó szerszámok, fűtés, elektromos szikra

ANTIHABOK: meglévő habokhoz adva, kis cseppekként, lamellákon szétterülés és megtörés

Gibbs-Marangoni-effektus: csillapítja az elvékonyodást, mérsékli a vízelvezetést, növeli a habstabilitást

HABDESTABILIZÁLÓK:

• habstabilizáló kiszorítása habzásgátlóval

• habképzőszer átalakítása habgátlóvá (pl. olaj tojásfehérjéhez)

• T-emelés, viszkozitáscsökkenés

tixotrópia

egyes liofil szoloknál fellépő jelenség, melynek során a kolloid struktúra (gélszerkezet) nyírással való lerombolása után regenerálódni képes

Az a jelenség, amikor egy anyag viszkozitása csökken nyíró igénybevétel, pl. keverés ideje alatt, de ha a keverést megszüntetik (pihentetés) egy idő után kisebb, vagy nagyobb eltéréssel visszaáll a kiindulási viszkozitás.