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Vorlesung Kolloidchemie I I.Einführung in die Welt der Kolloide 1.1. Historischer Abriß 1.2. Bedeutung und Einordnung heute II. Einteilung kolloidaler.

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1 Vorlesung Kolloidchemie I I.Einführung in die Welt der Kolloide 1.1. Historischer Abriß 1.2. Bedeutung und Einordnung heute II. Einteilung kolloidaler Systeme

2 Einteilung kolloidaler Systeme Nach dem Aggregatzustand Nach der Wiederauflösbarkeit Nach der WW mit dem Dispersionsmittel Nach dem Ladungszustand Nach der Bindungsart Nach Substanzklassen

3 Einteilung nach der Wiederauflösbarkeit KOLLOIDE reversibel -Mizellkolloide -Molekülkolloide irreversible -ionisch geladene Kolloide

4 Einteilung nach der Wechselwirkung mit dem Dispersionsmittel KOLLOIDE -osmotischer Druck: hoch -Viskosität: hoch lyophillyophob -osmotischer Druck: niedrig -Viskosität: niedrig

5 Einteilung nach der Bindungsart Metallische Bindungen Hauptvalenzbindungen Semipolare Bindungen Van der Waals Bindungen

6 Einteilung nach dem Ladungszustand KOLLOIDE elektrokratisch -elektrische Doppelschicht solvatokratisch -Solvathülle

7 Einteilung nach Substanzklassen Dispersionskolloide Assoziationskolloide Makromoleküle

8 III. Stabilität kolloidaler Systeme

9 Stabilität disperser Systeme Kolloidales Gold Milch Creme koagulationsstabil

10 Kolloidal stabiler Zustand ist ein koagulationsstabiler Zustand

11 Warum sind kolloidale Systeme stabil ? Wechselwirkungsenergie – Abstands Funktion ?

12 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW zwischen zwei Ionen WW zwischen zwei permanenten Dipolen WW mit dipolinduzierten Molekülen WW zwischen zwei Neutralmolekülen Atomare Abstoßungskräfte

13 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW zwischen zwei Ionen Coulombsche Gesetz Coulomb - Energie

14 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW zwischen zwei permanenten Dipolen

15 Permanenter Dipol Alle unsymmetrischen Moleküle stellen permanente Dipole dar.

16 Permanenter Dipol Zwei gleichgroße elektrische Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens, die einen Abstand l besitzen, bilden einen elektrischen Dipol

17 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW zwischen zwei permanenten Dipolen Dipolmoment: -bei beliebiger Orientierung gilt: -bei paralleler Orientierung gilt: -bei antiparalleler Orientierung gilt: bei Rotation durch Wärmebewegung (Keesom): Keesom - Energie

18 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW mit dipolinduzierten Molekülen

19 Induzierter Dipol Bringt man ein symmetrisches Molekül in ein elektrisches Feld der Feldstärke E, so kann dadurch eine Ladungsverschiebung im Molekül stattfinden, und es wird ein Dipolmoment induziert.

20 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW mit dipolinduzierten Molekülen Debye - Energie Dipolmoment: -WW zwischen einem Ion (B) und einem dipolinduzierten Molekül (A): -WW zwischen einem Molekül mit permanenten Dipol (B) und einem dipolinduzierten Molekül (A):

21 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte WW zwischen zwei Neutralmolekülen Ladungsfluktuation durch Elektronenbewegung zeitlich veränderlicher Dipol -WW zwischen zwei fluktuierenden Dipolen bedingt Phasenverschiebung ( = 180°) = Londonsche Konstante h- Plancksches Wirkungsquantum (für gleiche Moleküle) London- Energie (für ungleiche Moleküle) - Elektronenfrequenz

22 3.1. Zwischenmolekulare Kräfte Atomare Abstoßungskräfte Abstoßung bedingt durch Ladungen der Elektronenhüllen sowie einen quantenmechanischen Effekt bei der gegenseitigen Durchdringung von Atomen oder Molekülen b, k – Konstanten Born - Energie

23 Lennard-Jones-Potential Born - Abstoßung Van der Waals - Anziehung Lennard- Jones-Potential

24 3.2. Zwischenpartikulare Kräfte Van der Waalssche Wechselwirkung

25 Energie-Abstandsfunktion zwischen Partikeln Makroskopischer Ansatz Summation der molekularen WW-kräfte durch Integration über die Volumina

26 3.2. Zwischenpartikulare Kräfte Van der Waalssche Wechselwirkung Londonsche Wechselwirkungsenergie a) für kugelförmige Teilchen gilt in erster Näherung (für a d) : mit A – Hamaker Konstante 1, 2 – Volumina der Teilchen q – Atome pro cm 3 a - Partikelradius d - Abstand zwischen den Partikeln b) für zwei parallele Platten im Vakuum

27 3.2. Zwischenpartikulare Kräfte Van der Waalssche Wechselwirkung (Berechnung der Hamaker Konstanten) Zum Einfluß des umgebenden Mediums auf die Hamaker-Konstante Näherungsgleichung: - Hamaker-Konstante für WW zwischen zwei Teilchen des dispergierten Stoffes im Vakuum - Hamaker-Konstante für WW zwischen zwei Teilchen des Dispersionsmittels im Vakuum

28 3.2. Zwischenpartikulare Kräfte Van der Waalssche Wechselwirkung (Berechnung der Hamaker Konstanten) Hamaker-Konstante für zwei verschiedenartiger Teilchen Näherungsgleichung:


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