Vorlesung Kolloidchemie I

Präsentation zum Thema: "Vorlesung Kolloidchemie I"—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung Kolloidchemie I
Einführung in die „Welt der Kolloide“ Historischer Abriß 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 lyophil lyophob -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 3.1.1. WW zwischen zwei Ionen
Coulomb’sche Gesetz Coulomb - Energie

14 3. 1. Zwischenmolekulare Kräfte 3. 1. 2
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 3. 1. 2
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 3. 1. 3
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 3. 1. 3
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 3. 1. 4
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 3.1.5. 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 Lennard- Jones-Potential Van der Waals - Anziehung

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 3. 1. 1
3.2. Zwischenpartikulare Kräfte Van der Waalssche Wechselwirkung Londonsche Wechselwirkungsenergie 1, 2 – Volumina der Teilchen q – Atome pro cm3 a - Partikelradius d - Abstand zwischen den Partikeln b) für zwei parallele Platten im Vakuum a) für kugelförmige Teilchen gilt in erster Näherung (für a  d) : mit A – Hamaker Konstante

27 3. 2. Zwischenpartikulare Kräfte 3. 1. 1
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 des Dispersionsmittels im Vakuum

28 3. 2. Zwischenpartikulare Kräfte 3. 1. 1
3.2. Zwischenpartikulare Kräfte Van der Waalssche Wechselwirkung (Berechnung der Hamaker Konstanten) Hamaker-Konstante für zwei verschiedenartiger Teilchen Näherungsgleichung: