Zur Geschichte der Kolloidchemie

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1 Zur Geschichte der Kolloidchemie
Alchimie: Herstellung von Goldtinkturen

2 Kolloidales Gold (Alchimisten)
Trinkbares Gold (aurum potabile) Elixier des Lebens ?

3 Zur Geschichte der Kolloidchemie
1857 Faraday: Methode der Lichtstreuung 1871 Rayleigh: Theorie der Lichtstreuung 1861 Graham: Diffusionsverhalten

4 Definition (nach Graham)
Kolloide sind leimähnliche Substanzen, die sehr langsam diffundieren und nicht dialysieren.

5 Was sind Kolloide? DEFINITION: kolla = Leim nach Graham

6 Zur Geschichte der Kolloidchemie
1907 Ostwald: Einteilung kolloidaler Systeme

7 Einteilung disperser Systeme (nach W. Ostwald)
Disperse Systeme kolloiddispers kolloidale Dispersion 1 bis 1000 nm hochdispers molekulare Lösung < 1 nm grobdispers mechanische Suspension > 1000 nm

8 Zitat (W. Ostwald) „Das primär Kennzeichnende eines Kolloids ist tatsächlich sein spezieller Dispersitätsgrad innerhalb der großen Gruppe disperser Systeme“

9 Definition: Disperse Teilchen (1 – 1000 nm) im Dispersionsmittel
fein verteilt alle Kombinationen: gasförmig, flüssig, fest sind möglich W. Ostwald

10 Farbe-Dispersitätsgrad-Regel
Das Absorptionsmaximum des Lichtes verschiebt sich mit abnehmenden Dispersitätsgrad nach größeren Wellenlängen, demnach ändert sich die Farbe im durchfallenden Licht von gelb über rot, blau nach grün.

11 Absorption des sichtbaren Lichtes
Absorbierte Wellenlänge 450 nm 490 nm 590 nm Farbe blau blaugrün orange Beobachtete rot

12 Zitat (W. Ostwald) „Der kolloidale Zustand ist ein allgemein
möglicher Zustand der Materie. Jeder Stoff kann grundsätzlich in den kolloidalen Zustand gebracht werden.“

13 Zur Geschichte der Kolloidchemie
1923 Svedberg: Ultrazentrifuge 1927 Burry, Ekwall: Assoziationskolloide

14 Assoziationskolloide
Selbstorganisation von Amphiphilen Assoziate (z.B. Mizellen) in kolloidaler Dimension Physikalische Assoziation (nicht-kovalente Bindungsknüpfung) Variabilität in Grösse und Form Schnelle Austauschprozesse

15 Zur Geschichte der Kolloidchemie
1929 Staudinger: Makromoleküle 1932 Ruska: Elektronenmikroskop

16 Kolloiddisperses System (nach Staudinger)
Teilchen bestehen aus 103 bis 109 Atomen Teilchendurchmesser 1 bis 1000 nm Teilchen laufen durch Papierfilter Teilchen mikroskopisch nicht nachweisbar Teilchen dialysieren nicht Teilchen diffundieren sehr langsam Teilchen sind polydispers

17 Die Farbgebung beim kolloidalen Gold ist auf die definierte Partikelgröße und eine spezifische Lichtabsorption zurückzuführen.

18 Definition Kolloide sind durch ihre Teilchengröße bestimmt (1 – 1000 nm) Kolloide sind in einem Dispersionsmittel dispergiert Wir unterscheiden zwischen Dispersionskolloiden, Assoziationskolloiden und Makromolekülen

19 Kolloidchemie Physik und Chemie nanostrukturierter Systeme

20 Besondere Eigenschaften kolloidaler Systeme
Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist groß Moleküle an der Oberfläche werden eigenschaftsbestimmend

21 Beispiel: Würfel Kantenlänge des Würfels Gesamtober- fläche
Spezifische Oberfläche 1 cm 6 cm2 6 cm-1 500 nm 60 cm2 6 x 105 cm-1 1 nm 6000 cm2 6 x 107 cm-1

22 Besondere Eigenschaften kolloidaler Systeme
Kolloidales System Lineare Ausdehnung Spezifische Oberfläche Laminare Kantenlänge: 1 cm; 1 cm; 5 x cm 1 cm; 1 cm; 5 x cm 0,4 x 105 cm-1 2 x 107 cm-1 Fibrillare 1 cm; 5 x cm; 5 x cm 1 cm; 5 x cm; 5 x cm 0,8 x 105 cm-1 4 x 107 cm-1 Kugel Durchmesser: 5 x cm Durchmesser: 1 x cm 1,2 x 105 cm-1 6 x 107 cm-1

23 Beispiele 1 cm3 Gold  Blattgold Dicke: 1 µm  2 m2 Oberfläche
Dicke: 1 nm  1000 m2 Oberfläche 1 cm3 Viskose  Faden Dicke: 1 µm  Länge: 1273 km Dicke: 1 nm  Länge: 1 Milliarde km 1 Liter 0,1 m mizellare Lösung  m2 Oberfläche

24 Kolloidale Systeme:  Systeme mit extrem großen Oberflächen