OBECNÁ CHEMIE KOLOIDNÍ SOUSTAVY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie Agronomická fakulta ČZU Praha © Praha, 2003

ZÁKLADNÍ POJMY Disperzní prostředí (dispergens), dispergovaná látka (dispersum) pravý roztok < 109 m hrubá disperze > 106 m koloidní disperze 106  109 m dispergování koagulace (flokulace) kondenzace, agregace heterogenní systémy (krev, mléko) mikroheterogenní systémy (plazma, půdní a makromo-lekulární roztoky) homogenní systémy roztoky solí, kyselin a bází Obecná chemie. Koloidní soustavy.

VLASTNOSTI DISPERZNÍCH SOUSTAV Hrubá disperze Koloidní disperze Pravý roztok Průchod membránami  semipermeabilní neprochází + Viditelnost částic oko, optický mikroskop elektronový mikroskop Sedimentace ultracentrifuga Tepelný pohyb malý střední velký Obecná chemie. Koloidní soustavy.

VLASTNOSTI DISPERZNÍCH SOUSTAV Hrubá disperze Koloidní disperze Pravý roztok Koligativní vlastnosti  malé velké Difuse pomalá rychlá Optické vlastnosti často neprůhledné opalescence (Tyndallův jev) čiré Oddělitelnost papírový filtr membránové filtry nelze (důkaz analyticky) Obecná chemie. Koloidní soustavy.

ROZDĚLENÍ KOLOIDNÍCH SOUSTAV Koloidní soustavy soly  disperzní podíl nespojitý, volně pohyblivý gely  disperzní podíl spojitý Soly lyofilní molekulové micelární (asociativní) lyofobní Soly (podle skupenství disperzního prostředí) aerosoly lyosoly hydrosoly organosoly tuhé soly Obecná chemie. Koloidní soustavy.

AEROSOLY Aerosoly disperze kapalin v plynu  mlha disperze tuhých látek v plynu  kouř nestabilní (žádný ochranný obal) zanikají zahříváním ultrazvukem elektrostatickým srážením (filtry) ekologický význam (ovzduší) velký reakční povrch  nebezpečí exploze (doly, mlýny) Obecná chemie. Koloidní soustavy.

LYOFILNÍ HYDROSOLY - - - - - Lyofilní hydrosoly  samovolné rozpouštění molekulární koloidy  roztoky biopolymerů (bílkoviny, polysacharidy), 1 gram škrobu váže 0,8 gramu H2O asociační (micelární) koloidy  reverzibilní asociace nízkomolekulárních látek (roztoky mýdel) - - hydrofilní konec COO- RCOO-Na+ - - - hydrofobní konec R Obecná chemie. Koloidní soustavy.

VLASTNOSTI LYOFILNÍCH HYDROSOLŮ relativně stálé, jsou stabilizovány ochranným hydratačním obalem koagulace velkým množstvím elektrolytu  dehytratace soutěž o H2O sůl versus koloid souhlasným nábojem částic ionizace + - H RCOO RCOOH 3 2 RNH podle pH izoelektrický bod = hodnota pH, kdy je částice neutrální (nejnižší stabilita) odstranění náboje => koagulace Obecná chemie. Koloidní soustavy.

VLASTNOSTI LYOFILNÍCH HYDROSOLŮ Vznik gelu (reverzibilní proces) odstranění rozpouštědla příklad: klíh, agar xerogel gel + H2O vysušení snížením teploty T Denaturace (irreverzibilní koagulace) vysoká teplota T ionty těžkých kovů (bílkoviny) působení silných kyselin a zásad Obecná chemie. Koloidní soustavy.

LYOFOBNÍ HYDROSOLY Lyofobní hydrosoly tvoří látka v daném rozpouštědle nerozpustná (fázové koloidy) agregace nízkomolekulárních látek dispergace tuhých látek stabilní v úzkém rozmezí podmínek, koagulace nevratná Obecná chemie. Koloidní soustavy.

SCHÉMA MICELY - - - - - + - - + + + - - + + - + + - + - - - - + - AgI vnější neúplná vrstva - - - - + - - + + difusní vrstva + - - AgI + + - + + - + elektrická dvojvrstva - - - - + nabíjecí vrstva  uděluje náboj adsorpcí ionizací fázové rozhraní kompenzující vrstva vnější neúplná difusní - Obecná chemie. Koloidní soustavy.

KOAGULACE, PEPTIZACE Vliv iontové síly roztoku přidání elektrolytu vede ke stlačení difusní části el. vrstvy za fázové rozhraní =>  = 0 => koagulace Koagulace  ztráta náboje přidáním elektrolytu Peptizace  vlivem adsorpce H+, OH- rozptýlení Půda (půdní koloidy) při hnojení nebo při vyšších teplotách vypařováním kapaliny = > zvýšení koncentrace = > koagulace = > změna fyzikálních vlastností půdy Volná a vázaná voda v koloidech vázaná voda má vyšší hustotu => později zamrzá vymrznutím volné vody roste koncentrace v buňkách (mrazuvzdornost) Obecná chemie. Koloidní soustavy.

ADSORPCE NA KOLOIDECH Adsorpce na koloidech proč?? snížení povrchové energie, nejvíce hrany, rohy fyzikální adsorpce (vratná) mezimolekulární síly nízké adsorpční teplo chemisorpce (nevratná) chemická vazba, 1. vrstva molekul relativně velké adsorpční teplo velký fázový povrch (velký význam) Obecná chemie. Koloidní soustavy.

ADSORPCE Z ROZTOKŮ 2 H Ca [SPK] 2 SPKH molekulová  polární adsorbent, polární molekula iontová  roste s nábojem lyotropní řady prostá výměnná  měniče iontů (katexy a anexy) Katexy  uhlí, humus, rašelina, organominerální komplex půdní (SPK) 2 + 2 H Ca [SPK] 2 SPKH 2+ Obecná chemie. Koloidní soustavy.