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3.3. Überlagerung der Wechselwirkungskräfte 3.3.1. Elektrostatisch stabilisierte Systeme (DLVO-Theorie)

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Präsentation zum Thema: "3.3. Überlagerung der Wechselwirkungskräfte 3.3.1. Elektrostatisch stabilisierte Systeme (DLVO-Theorie)"—  Präsentation transkript:

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2 3.3. Überlagerung der Wechselwirkungskräfte

3 Elektrostatisch stabilisierte Systeme (DLVO-Theorie)

4 DLVO-Theorie 1940 – Derjaguin Landau Verwey Overbeek Dispersionsanziehung und elektrostatische Abstoßung

5 Elektrochemische Doppelschicht Eine elektrochemische Doppelschicht entsteht, wenn sich entgegengesetzte Ladungen flächenartig gegenüberstehen

6 Doppelschichtmodelle Helmholtz Gouy Chapman Stern

7 Gouy Chapman Modell Ebene Doppelschicht Ionen als Punktladungen

8 Grundgleichungen der Elektrolyttheorie I Verteilung der Ionen in der diffusen Doppelschicht (Boltzmannsche Gleichung) II Gleichung für die Raumladungsdichte III Poissonsche Beziehung Aus I, II und III folgt: Poisson – Boltzmann - Beziehung

9 Näherungslösung der P-B Gleichung x kT xezizi i ekx x xd xd ee n i zizi xd xd ; 4 bei kleiner Potentialen (< 25 mV) gilt: integrierbare Form

10 DLVO – Theorie Elektrostatische Abstoßungsenergie Resultierende Abstoßungsenergie infolge Überlappung a)zwischen zwei Platten: c° – Volumenkonzentration eines z-wertigen Elektrolyten b) zwischen zwei Kugeln

11 DLVO – Theorie Van der Waalssche Anziehungsenergie Anziehungsenergie a) zwischen zwei Platten: b) zwischen zwei Kugeln:

12 Resultierende Energie - Abstandsfunktion

13 Kolloidal stabiler Zustand Ist ein koagulationsstabiler Zustand ist ein energetisch metastabiler Zustand mit Energiebarriere

14 Kritische Koagulationskonzentration (CCC) Energiebarriere kann überwunden werden durch Salzzusatz

15 DLVO – Theorie Kritische Koagulationskonzentration (CCC) V tot / dd = 0 V tot = 0 zwischen zwei Kugeln:

16 DLVO – Theorie Kritische Koagulationskonzentration (CCC) Für zwei Kugeln sollte sich laut DLVO – Theorie die kritische Koagulationskonzentration für ein-, zwei- und dreiwertige Gegenionen verhalten, wie: 1000 : 16 : 1,3

17 CCC als Funktion der Konzentration und Wertigkeit des zugesetzten Elektrolyten AlCl3 CaCl2 MgCl2 KCl NaCl Elektrolyt 1,79, , , , , Schulze-Hardy- Verhältnis CCC einer Arsensulfid -Dispersion

18 Grenzen der klassischen DLVO-Theorie Beschreibung von spezifischen Gegenioneneffekten nicht Exakte Lösung der PB-Gleichung für Teilchen unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlicher Oberflächenpotentiale nicht möglich

19 Hofmeister Reihe (CCC) Li + > Na + > K + > Rb + > Cs + F - > Cl - > Br - > J -

20 CCC einer Latexdispersion in Abhängigkeit der zugesetzten Salzkomponente SalzkomponenteCCC in mmol/l LiCl531 KCl363 RbCl272 CaCl234

21 Erweiterung der klassischen DLVO-Theorie Übergang zum Stern-Potential Lösung der PB-Gleichung für Teilchen unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlicher Oberflächenpotentiale


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