Αιωρήματα & Γαλακτώματα

Transcript

1 Αιωρήματα & Γαλακτώματα Εαρινό εξάμηνο Ακ. Έτους Μάθημα 2ο 25 February 2015 Αιωρήματα Γαλακτώματα 1

2 Παρασκευή αιωρημάτων Οι μέθοδοι παρασκευής αιωρημάτων κατατάσσονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες : Μέθοδοι αιώρησης Μέθοδοι συμπύκνωσης Σε κάθε κατηγορία, διαφορετικές μέθοδοι 25 February

3 Παρασκευή αιωρημάτων Μέθοδοι αιώρησης Οι σχετικές μέθοδοι περιλαμβάνουν διάσπαση μεγαλύτερων σωματιδίων σε σωματίδια μεγέθους της τάξης των κολλοειδών.

4 Παρασκευή κολλοειδών αιωρημάτων solution Μηχανικές μέθοδοι σπαστήρας, μύλος, μείκτης Ηλεκτρικές Όργανα για ηλεκτρολυτικό καταιωνισμό Πέψη Χημικές μέθοδοι διασποράς ενός ιζήματος στην κατάσταση του αιωρήματος Ακουστικές Με υπερήχους

5 25 February

6 Μηχανικές Μέθοδοι Μηχανικός διαμερισμός. Απαιτεί μηχανικό έργο για τη διάσπαση σε σωματίδια, w: w = ΔF= γδα+q ΔF: Αύξηση τη ελεύθερης ενέργειας του συτήματος που αποτελείται από συνεισφορές στην: αύξηση διεπιφανειακής ενέργειας και q η θερμότητα που αναπτύσσεται 25 February

7 Παρασκευή αιωρημάτων με υπερήχους Παραγωγή ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας και ενέργειας από ταλαντούμενο δίσκο quartz Πλεονέκτημα: αποφυγή εισαγωγής ξένων ουσιών. Εφαρμογή: Σε ιζήματα ή υλικά που παρασκευάζονται με καθίζηση. Η σταθερότητα των αιωρημάτων αυτών εξαρτάται από το μέγεθος των παραγομένων σωματιδίων 25 February

8 Ηλεκτρικές μέθοδοι Δημιουργία ηλεκτρικού τόξου μεταξύ δύο ηλεκτροδίων τα οποία εισάγονται σε υγρό το οποίο περιέχει κατάλληλο σταθεροποιητή (ηλεκτρολύτης ή στερεοχημικός σταθεροποιητής). Οι παραγόμενοι ατμοί του μετάλλου συμπυκνώνονται και διασπείρονται στο υγρό. Ευρεία κατανομή μεγεθών. ανάδευση. Απαιτείται ψύξη και Χρήση AC οδηγεί σε περισσότερο ομοιόμορφες κατανομές μεγεθών. 25 February

9 25 February

10 Πέψη (peptization) διεργασία μετατροπής ενός ιζήματος σε αιώρημα κολλοειδών σωματιδίων με την προσθήκη κατάλληλου ηλεκτρολύτη. Ο προστιθέμενος ηλεκτρολύτης ονομάζεται παράγων πέψης.

11 Τα ιζήματα, όπως τα μικρά σωματίδια έχουν καθαρό ηλεκτρικό φορτίο. Αν τα σωματίδια του ιζήματος είναι αρνητικά φορτισμένα χρειάζονται ιόντα OH - για την πέψη τους. Εάν είναι θετικά φορτισμένα τα ιζήματα για τη διασπορά τους χρειάζονται οξέα. Για την πέψη ιζημάτων τα οποία περιέχουν ποσότητες είτε ροφημένων είτε εγκλεισμών ηλεκτρολυτών, αρκεί σε πολλές περιπτώσεις η έκπλυσή τους με νερό. Άλλες ουσίες, πλην των οξέων και των βάσεων, όπως το πεντοξείδιο του Βαναδίου, το υδρόθειο κτλ., προκαλούν επίσης πέψη Πέψη δεν γίνεται εάν το ίζημα περιέχει πάρα πολύ ή πολύ λίγο ηλεκτρολύτη. Μεγάλη συγκέντρωση ηλεκτρολύτη έχει ως αποτέλεσμα την αποφόρτιση των σωματιδίων των ιζημάτων τα οποία ως εκ τούτου συγκρατούνται ισχυρά λόγω ελκτικών δυνάμεων van der Waals. Πολύ χαμηλή συγκέντρωση ηλεκτρολύτη έχει ως αποτέλεσμα την αδυναμία ρόφησης ιόντων στα οποία οφείλεται το ηλεκτρικό τους φορτίο και λόγω των οποίων διασπείρονται (πέψη). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την παραμονή τους στο ίζημα 25 February

12 Μέθοδοι συμπύκνωσης παρασκευής κολλοειδών αιωρημάτων. Στηρίζεται στην εμφάνιση μιας νέας φάσης στο συνεχές μέσο ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης μορίων, ατόμων ή ιόντων. Φυσικές Συμπύκνωση από ζεύγος, αντικατάσταση διαλύτη με κακό διαλύτη Χημικές FeCl 3 +3H 2 O Fe(OH) 3 +3HCl AgNO 3 + KCl AgCl + KNO 3 2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O Ag 2 O + H 2 2Ag + H 2 O

13 Μέθοδοι παρασκευής κολλοειδών αιωρημάτων με συμπύκνωση Υδρόλυση αλάτων: Παρασκευή υδροζόλ υδροξειδίων και οξειδίων και πυριτικών οξέων σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία: Αντιδράσεις Αντικατάστασης: 25 February

14 Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: Αντιδράσεις πολυμερισμού (π.χ. διβινυλίου σε ελαστικό): Ή πολυμερισμός της φορμαλδεΰδης: 25 February

15 Με ψύξη: Κολλοειδές διάλυμα πάγου σε οργανικό διαλύτη, όπως το χλωροφόρμιο, μπορεί να παρασκευασθεί με την κατάλληλη υψηλή ψύξη του νερού στους διαλύτες αυτούς Καθοδική αναγωγή: Κατά την ηλεκτρόλυση αλάτων του μολύβδου στην κάθοδο λαμβάνεται στην κάθοδο 25 February

16 Μείωση της διαλυτότητας: Προσθήκη ενός μέσου διασποράς (διαλύτης) στον οποίο το κολλοειδές συστατικό είναι λιγότερο διαλυτό και σχηματίζει το συστατικό αυτό του αιωρήματος Π.χ. Προσθήκη διαλύματος θείου σε αιθανόλη, σε νερό. 25 February

17 Πυρηνογένεση και κρυσταλλική ανάπτυξη Μεταβολή μιας των εντατικών παραμέτρων (T,P, μ) έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία νέας φάσης. Παραδείγματα: Δμ (ή Δc): δημιουργία αιωρημάτων, όπως αυτά του χρυσού: HAuCl 4 +αναγωγικό Au (Ίζημα Faraday 1857, Μουσείο Λονδίνου) Πολυμερικά latex: Μονομερές +εκκινητής πολυμερισμού πολυμερή 25 February

18 ΔP: Παρασκευή αφρών, π.χ. εμφιαλωμένα αναψυκτικά ΔΤ:Γαλακτώματα:Από μονοφασικό σύστημα με μεταβολή της θερμοκρασίας είναι δυνατή η δημιουργία δι-φασικού συστήματος Η πυρηνογένεση ελέγχεται καλύτερα από την μηχανική διάσπαση μεγάλων συσσωματωμάτων σε μικροσκοπικά αιωρούμενα σωματίδια 25 February

19 Σύγκριση πυρηνογένεσης με διεργασίες σύνδεσης αιωρουμένων σωματιδίων Υπέρκορο διάλυμα Βαθμός σύνδεσης Μικύλλια-θερμοδυναμικώς σταθερά Ελεύθερη Ενέργεια Κολλοειδή σωματίδιακινητικώς σταθερά Σύστημα δύο φάσεων 25 February

20 Διαπίδυση (Dialysis) Διαχωρισμός μεταξύ κολλειδών σωματιδίων και κρυσταλλοειδών με τη βοήθεια της διάχυσης μέσω ημιπερατής μεμβράνης (ζωϊκή μεμβράνη) είναι γνωστή ως διαπίδυση. Η παραπάνω διεργασία επιταχύνεται με την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου σε μια μεμβράνη (Ηλεκτροδιαπίδυση- Ηλεκτροδιάλυση).

21 Διαπίδυση Ήπαρ και διαπίδυση

22 The most important application of dialysis is in the purification of blood in the artificial kidney

23 Αιμοκάθαρση Στην αιμοκάθαρση, το αίμα του ασθενούς παροχετεύεται με τη βοήθεια αντλίας μέσω του διαμερίσματος του αίματος της συσκευής και έρχεται σε επαφή με ημιπερατή μεμβράνη.

24 Ηλεκτροδιαπίδυση