Oddziaływania międzycząsteczkowe

Typy oddziaływań międzycząsteczkowych: Oddziaływania międzycząsteczkowe 1. Dyspersyjne 2. Hydrofobowe 3. Oddziaływania dipolowe 4. Wiązanie wodorowe 5. Wiązanie jonowe Siły elektrostatyczne 2 Wiązania niekowalencyjne 1. Powodują asocjację cząsteczek 2. Stabilizują cząsteczki (utrzymują je w danym miejscu) 3. Są odpowiedzialne za trójwymiarową strukturę biologicznych polimerów takich jak białka czy kwasy nukleinowe 4. Większość właściwości fizycznych substancji zależy od siły ich oddziaływań międzycząsteczkowych Characterystyka oddziaływań 1. Przyciąganie cząstek o przeciwnym ładunku 2. Zależą od odległości pomiędzy cząstkami 3. Środowisko w którym znajdują się cząsteczki ma duży wpływ na siłę oddziaływania. Najsilniejsze oddziaływania pomiędzy cząsteczkami o przeciwnych ładunkach zachodzą w próżni. Umieszczenie tych samych cząsteczek w wodzie zmniejsza siłę oddziaływań 100 krotnie. 3 4 1

Oddziaływania dyspersyjne Symetryczne rozmieszczenie Elektronów + _ Jądro atomowe elektrony + + niesymetryczne rozmieszczenie elektronów http://staff.norman.k12.ok.us/~cyohn/index_files/activity 15.htm Właściwości wynikające z oddziaływań dyspersyjnych: Gazy takie jak argon, hel czy metan istnieją w ciekłym stanie skupienia Pierwiastki o większej masie atomowej wykazują silniejsze oddziaływania dyspersyjne od tych o mniejszej masie atomowej lub cząsteczkowej DF of I 2 (254 g/mol) > DF of Br 2 (160 g/mol) temperatura wrzenia dla I 2.= 457.4K, temperatura wrzenia Br 2 =265.9K Związki chemiczne o większej liczbie elektronów wykazują silniejsze oddziaływania dyspersyjne od tych o mniejszej liczbie DF heksanu (C 6 H 14 ) > DF metan (CH 4 ). Masa cząsteczkowa heksanu =86.16 g/mol; temperatura wrzenia = 68.7 o C; temperatura topnienia = -95.3 o C; Masa cząsteczkowa metanu = 16.04 g/mol; Temperatura wrzenia = -161.48 o C; temperatura topnienia = - 182.47 o C; - Oddziaływania hydrofobowe Grupy hydrofobowe łączą się ze sobą aby wspólnie chronić się przed cząsteczkami wody. Takie oddziaływania prowadzą do minimalizacji powierzchni dostępnej dla wody. Wiązanie wodorowe Wypychanie wody po połączeniu dwóch hydrofobowych cząstek Krople wody tworzą kulę aby zmniejszyć kontakt z hydrofobową powierzchnią liścia. 2

Wiązanie wodorowe Porównanie energii wiązań fizycznych. Wpływ budowy związku na typ oddziaływania Wprowadzenie cząsteczek hydrofilowych Wprowadzenie cząsteczek hydrofobowych 11 3

Właściwości cieczy wynikające z oddziaływań Siły przylegania (adhezji) i spójności (kohezji) http://water.usgs.gov/edu/adhesion.html General Chemistry, 7-th edition Związki polarne Związki polarne i niepolarne Związki polarne takie, które w swej budowie mają nierównomierne rozłożenie ładunków elektrycznych. Powoduje to, że dana cząsteczka może mieć większą gęstość ładunku ujemnego w jednym miejscu i mniejszą w innym, dzięki czemu staje się dipolem elektrycznym. Polarne związki mają szereg własności, których nie posiadają cząsteczki niepolarne. Są one np. w stanie solwatować czyli otaczać inne cząsteczki rodzajem kordonu, o ile te inne cząsteczki też wykazują własności polarne, co powoduje, że ciekłe związki polarne są dobrymi rozpuszczalnikami związków jonowych i innych związków polarnych. Cząsteczki polarne mają zwykle wyższe temperatury przejść fazowych (topnienie, krystalizacja, wrzenie itp.) niż analogiczne cząsteczki apolarne o zbliżonej budowie i masie cząsteczkowej. Najczęściej jest to efektem tworzenia przez nie wiązań wodorowych i silnych oddziaływań typu dipol - dipol. 4

Związki niepolarne Związki mają moment dipolowy równy zero. rozkład elektronów w przestrzeni jest zrównoważony i nie tworzą się bieguny o różnoimiennych ładunkach. CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3; CO 2 ; N 2 ; Porównanie temperatury wrzenia dla związków z wodorem z grupach układu okresowego. Przewidywanie polarności cząsteczki wzór Opis Przykład AB Cząsteczki liniowe CO HA x Cząsteczki z pojedynczym atomem H HF Różne stany skupienia i zjawiska z nimi związane Ciecz (woda) Polarne A x OH Cząsteczki z grupą OH na końcu C 2 H 5 OH O x A y Cząsteczki z atomem O na końcu H 2 O N x A y Cząsteczki z atomem N na końcu NH 3 Resublimacja deposition Niepolarne A 2 Diatomowe cząsteczki tego samego pierwiastka C x A y Większość związków węgla CO 2 O 2 Ciało stałe (lód) Sublimacja Gaz lub pary (Chmury) 5

Właściwość różnych stanów skupienia Gazy i ich właściwości Gaz stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu i w związku z tym przez cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie. Prawa gazowe Łączone prawo Boyle a-mariotte a Charlesa Gay-Lussaca P 1V 1 T 1 = P 2V 2 T 2 Prawo Daltona p 1V 1 = p 2V 2 Iloczyn ciśnienia i objętości ustalonej porcji gazu poddanego przemianie izotermicznej jest w każdym stanie gazu taki sam Stosunek ciśnienia do temperatury dla ustalonej porcji gazu poddanego przemianie izochorycznej jest taki sam w każdym stanie tego gazu. Stosunek objętości do temperatury dla ustalonej porcji gazu poddanego przemianie izobarycznej jest w każdym stanie tego gazu taki sam. P całkowita = P A + P B + P C +.+ P Z 6

Równanie stanu gazu doskonałego równanie Clapeyrona pv = nrt n- ilość moli R- stała gazowa (8.314 J/mol K Gazy rzeczywiste Gaz idealny a gaz rzeczywisty Gaz idealny to gaz o cząsteczkach doskonale sprężystych, o znikomo małej objętości. Jego molekuły nie oddziałują na siebie i są w ciągłym ruchu. Gaz rzeczywisty gaz, którego cząsteczki nie spełniają podanych powyżej założeń. Parametry opisujące stan gazowy masa, objętość, ciśnienie, temperatura. Równanie Van der Waalsa 2 n a ( P ) ( V n b) nrt V 2 (a) Gaz idealny, cząsteczki przemieszczają się w linii prostej, (b) gaz rzeczywisty, droga przemieszczania się cząsteczek nie jest prosta na skutek sił przyciągania pomiędzy nimi Ciecz Ciecze, ciała wykazujące własności (np. współczynnik lepkości dynamicznej, współczynnik dyfuzji, ciepło właściwe) pośrednie między gazami i ciałami stałymi. Ciecze przyjmują kształt zbiornika, w którym się znajdują, lecz nie wypełniają całej jego objętości (co odróżnia je od gazów), jednocześnie cząsteczki cieczy wykonują bezładne ruchy, dzięki czemu nie tworzą sztywnej sieci (charakterystycznej dla ciał stałych). Ściślej upakowana sieć, w której cząsteczki mogą wykonywać tylko niektóre ruchy, powstaje podczas ochładzania cieczy. W temperaturze krzepnięcia ciecze są w równowadze z ciałami stałymi. Natomiast dyfuzyjne przejście cząsteczek cieczy do fazy gazowej nosi nazwę parowania. a) Dyfuzja b) efuzja 7

Właściwości fizyczne cieczy gęstość, ciężar objętościowy i właściwy, ściśliwość, rozszerzalność cieplna, napięcie powierzchniowe, lepkość, Cechy charakterystyczne cieczy Napięcie powierzchniowe F 2d Zależność napięcia powierzchniowego wody od temperatury 8

Zwilżanie ciał stałych, kąt zwilżania a a- ciecz zwilża powierzchnię b, c zmniejszanie kąta zwilżania powierzchni ciała stałego przez ciecz b c Kąt zwilżania, kąt przyścienny kąt utworzony przez powierzchnię płaską ciała stałego i płaszczyznę styczną do powierzchni cieczy graniczącej z ciałem stałym lub do powierzchni rozdziału dwóch stykających się cieczy gdzie: Menisk wklęsły Menisk wypukły γ jest napięciem powierzchniowym na granicy faz, a indeksy oznaczają: L ciecz, G gaz lub druga ciecz, S ciało stałe. Rozpływanie się jednej cieczy na powierzchni drugiej Rozpływanie się cieczy B na powierzchni cieczy A W spr > 0 pierwsza ciecz rozpływa się po powierzchni drugiej cieczy; W spr < 0 pierwsza ciecz nie rozpływa się po powierzchni drugiej cieczy Umieszczając krople benzenu na wodzie początkowo benzen nie będzie rozpuszczał się w wodzie. Wówczas napięcie powierzchniowe i międzyfazowe wynosi: Woda : 72.8 mn/m Benzen: 28.9 mn/m Benzen/woda: 35.0 mn/m W spr współczynnik rozpływania różnica pomiędzy adhezją a kohezją W spr = 72.8-28.9-35.0 = +8.9 > 0 benzen rozpływa się po wodzie Po krótkim czasie trochę benzenu rozpuści się w wodzie, ale woda praktycznie nie rozpuszcza się w benzenie. Powoduje to spadek napięcia powierzchniowego wody do 62.4 mn/m Więc W spr = 62.4-28.9-35.0 = - 1.6 < 0 benzen przestaje się rozpływać po wodzie, a ta cofa się tworząc soczewkę na filmie benzenu. 9

lepkość [mn s m-2] 11/10/2015 Czynniki wpływające na współczynnik rozpływania Struktura cząsteczek: Większa polarność cząsteczki wyższy współczynnik (np. etanol i kwas propionowy) Niepolarne substancje jak ciekła wazelina niższy współczynnik nie rozpływają się po wodzie Kwasy organiczne np. kwas oleinowy dłuższy łańcuch węglowy spadek współczynnika Niektóre oleje rozpływają się po powierzchni wody z powodu obecności w nich polarnych grup takich jak karboksylowa (-COOH) czy hydroksylowa (-OH) Lepkość (tarcie wewnętrzne) Zdolność płynu do przenoszenia naprężeń stycznych między sąsiednimi warstwami płynu, poruszającymi się z różnymi prędkościami względem siebie. 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 Zależność lepkości od temperatury woda etanol rtęć eter dietylowy 0.4 0.2 0 250 270 290 310 330 350 370 390 temperatura [K] Wzajemne oddziaływanie cząsteczek cieczy zachodzące podczas ruchu cieczy jest hamowane poprzez siły tarcia wewnętrznego F τ = F S Τ naprężenie ścinające Ciecze niutonowskie i nieniutonowskie Płyny newtonowskie - płyny, w których lepkość dynamiczna nie zależy od prędkości ruchu (np. woda powierzchniowa), zaś ich lepkość jest stała w danych warunkach ciśnienia i temperatury. Ten ostatni parametr nie zależy od naprężenia ścinającego (siła działająca na jednostkową powierzchnie cieczy) lub okresu trwania ścinania. Ciecze newtonowskie rozpuszczalniki, roztwory o niedużym stężeniu. F = ηs dv dx F- siła η lepkość S- powierzchnia płytki dv różnica w prędkości poruszania się warstw cieczy dx zmiana odległości jaką uzyskują poszczególne warstwy cieczy Ciecze nienewtonowskie ciecze, których wartość współczynnika lepkości nie jest wartością stałą w stałej temperaturze, zmienia się wraz ze zmianą naprężenia ścinającego. Większość substancji stosowanych w kosmetologii to właśnie takie ciecze. Przykłady: emulsje, zawiesiny, 10

Reogramy zależności naprężenia ścinającego od szybkości ścinania Ciecze nieniutonowskie Płyn nienewtonowski każdy płyn, który nie spełnia hydrodynamicznego prawa Newtona. Wykres dla cieczy newtonowskich. Szybkość ścinania Wykres dla cieczy nienewtonowskich Czerwona zależność substancje dylatacyjne lepkość wzrasta ze wzrostem naprężenia ścinającego. Charakterystyczna dla gęstych zawiesin i związków wielkocząsteczkowych. Zielona i fioletowa zależność lepkość maleje ze wzrostem szybkości ścinania. Przykłady maści, pasty, zawiesiny, niektóre żele. http://www.fuw.edu.pl/~mklis/publications/piknik2009/poster_krochmal.pdf Ciała stałe Wszystkie ciała stałe mają określony kształt. Ale nie wszystkie zachowują się jednakowo, gdy ten kształt chcemy zmienić. Wiele ciał nie zmienia swojego kształtu, mimo wywieranego na nie nacisku. Ruch ich cząsteczek nie jest chaotyczny i bezwładny jak gazów czy cieczy. Ciała o określonej, uporządkowanej strukturze geometrycznej zwane kryształami np. sól, cukier Ciała o nieuporządkowanej strukturze geometrycznej zwane są ciałami bezpostaciowymi (amorficznymi) np. szkło, kauczuk, włókna naturalne i syntetyczne, bursztyn, siarka bezpostaciowa, syntetyczna amorficzna krzemionka 11

Adsorpcja cząsteczka adsorbent desorpcja adsorpcja Adsorbat adsorbat Adsorpcja jednowarstwowa Adsorpcja wielowarstwowa adsorbent Adsorpcja - proces wiązania cząsteczek gazów, ciał stałych, a także cieczy na granicy pomiędzy różnymi fazami. Najczęściej jedną z faz jest ciało stałe znajdujące się w układzie z faza ciekłą. Proces ten prowadzi do lokalnych zmian stężenia substancji zaadsorbowanej (adsorbatu) na powierzchni fazy stałej (adsorbentu). Cząsteczki adsorbatu oddziałują z miejscami aktywnymi adsorbentu poprzez różne oddziaływania międzycząsteczkowe np. wiązanie wodorowe, oddziaływania dyspersyjne lub dipol-dipol. Ciepło adsorpcji pierwszej warstwy jest większe od ciepła adsorpcji drugiej i kolejnych warstw. Chemisorpcja. Ciepło adsorpcji pierwszej warstwy jest porównywalne do ciepła kondensacji kolejnych warstw. Adsorpcja fizyczna. Reguła faz Gibbsa Określa ilość stopni swobody (wariancji) układu chemicznego będącego w równowadze: F = 2+C-P F - ilość stopni swobody potrzebnych do całkowitego określenia stanu układu bez zmiany stanu skupienia układu (liczby faz). Mogą nimi być temperatura, ciśnienie lub stężenie. C - ilość składników (substancji) w układzie P- ilość faz w układzie (stała, ciekła, gazowa) Przykłady: Układ składający się z gazowego dwutlenku węgla znajdującego się w balonie ma (F = 2+ 1-1= 2) dwa stopnie swobody temperaturę i ciśnienie, które mogą być zmienione Układ składający się ciała stałego i cieczy (lód w wodzie) ma tylko jeden stopień swobody można zmienić tylko ciśnienie. Układ składający się z lodu, wody i pary wodnej ma 3 fazy i jest dokładnie określony, liczba stopni swobody jest równa 0 ( F= 2+1-3 =0). Woda znajduje się w tzw. punkcie potrójnym. 12

Przemiany fizyczne układów jednoskładnikowych Roztwory Są to homogeniczne mieszaniny dwóch lub więcej związków chemicznych. Skład roztworów określa się przez podanie stężenia składników. W roztworach zwykle jeden ze związków chemicznych jest nazywany rozpuszczalnikiem, a drugi substancją rozpuszczaną. http://www.unipress.waw.pl/~stach/wyklad_ptwk_2009/cgm_w3.pdf Roztwory gazów w cieczach PRAWO HENRY'ego W danym ciśnieniu i temperaturze ciecz (woda) zawiera pewną ilość rozpuszczonych gazów: rozpuszczalność gazów w cieczach spada (maleje zawartość gazu) wraz ze wzrostem temperatury i obniżaniem ciśnienia, rozpuszczalność gazów w cieczach rośnie (rośnie zawartość gazu) wraz z obniżaniem temperatury i wzrostem ciśnienia. Ułamek molowy X A = na na + nb Roztwory cieczy w cieczy. Mieszaniny lotnych cieczy - Prawo Raoulta: - P A = X X P A 0 P B = X B P B 0 P = X A P A + X B P B http://zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/chemia/a_e_chemia/6_chemia_roztworow/03_04_02.htm http://2012books.lardbucket.org/books/principles-of-general-chemistry-v1.0/s17-04-effects-of-temperature-and-pre.html http://www.zsnr2chemia.cba.pl/nauka/roztwory/roztwory2.html 13

P Roztwory zawierające nielotną substancję 1013, 25 hpa Roztwór A+B A P A = X X P A 0 T A+B < T A Zależność prężności pary roztworu doskonałego dwóch cieczy od składu cieczy. b). Zależność temperatury wrzenia roztworu doskonałego dwóch cieczy od składu cieczy. gdzie: x A - udział składnika A, x B - udział składnika B http://www.zsnr2chemia.cba.pl/nauka/roztwory/roztwory2.html T A+B T A T Roztwory nieelektrolitów; Właściwości koligatywne roztworów Koligatywne własności roztworów, te własności fizykochemiczne roztworów, które zależą od ich stężenia (wyrażonego w molach substancji rozpuszczonej na jednostkę masy lub objętości rozpuszczalnika), a nie są zależne od rodzaju substancji rozpuszczonej. Należą do nich: efekt ebulioskopowy (ebulimetria) i związane z nim obniżenie prężności pary nad roztworem (względem czystego rozpuszczalnika), efekt krioskopowy (kriometria) oraz efekt osmotyczny (osmoza, ciśnienie osmotyczne). Dodatek soli do wody obniża temperaturę zamarzania tak powstałego roztworu. 14

Laboratoryjny zestaw do demonstracji zjawiska osmozy. (a). Rysunek po prawej stronie przedstawia rurkę wypełnioną roztworem cukru umieszczonym w rurce zakończonej membraną półprzepuszczalną. Całość jest zanurzona w roztworze wody. Rysunek po lewej stronie po pewnym czasie od rozpoczęcia procesu transportu wody (solwentu) przez błonę półprzepuszczalną. (b) Układ zamknięty zawierający dwa naczynia w jednym z nich roztwór, a w drugim rozpuszczalnik. Cząsteczki zawarte w roztworze nie są lotne, a rozpuszczalnik tak. Jego cząsteczki ulatniają się i rozcieńczają roztwór. Osmotyczne ciśnienie (π) jest różnicą ciśnienia pomiędzy ciśnieniem układu a ciśnieniem atmosferycznym. Pomiaru można dokonać poprzez zastosowanie wystarczająco dużego ciśnienia aby przerwać wypływ wody z systemu, który powstaje dzięki zjawisku osmozy. n R T V Komórki pochłaniają wodę gdy stężenie roztworu na zewnątrz jest mniejsze (roztwór hipotoniczny) od stężenia wewnątrz nich. Komórki puchną. Komórki o normalnym kształcie w izotonicznym roztworze. Stężenia obu roztworów są jednakowe. Komórki kurczą się w roztworze o wyższym stężeniu (hipertoniczny roztwór) wskutek przechodzenia wody z wnętrza komórki do roztworu zewnętrznego Żywe komórki zawierają roztwory. Gdy umieścimy je w roztworach o odmiennym stężeniu różnica w ciśnieniu osmotycznym pomiędzy komórką a roztworem zewnętrznym może spowodować przepływ wody do lub z komórki. http://puretecwater.com/what-is-reverse-osmosis.html 15

Roztwory doskonałe i roztwory rzeczywiste Własności fizykochemiczne roztworów (prężność pary nad roztworem, temperatura przemiany fazowej - temperatura wrzenia i krzepnięcia, dyfuzja składników roztworu, ciśnienie osmotyczne) zależą od składu roztworu oraz energii oddziaływania substancja rozpuszczona rozpuszczalnik. Biorąc pod uwagę wzajemne oddziaływanie cząsteczek tworzących roztwór, możemy podzielić roztwory na roztwory doskonałe i rzeczywiste. Roztworem doskonałym nazywamy roztwór w którym nie ma silnych oddziaływań pomiędzy składnikami A i B i poszczególne składniki zachowują się w układzie wieloskładnikowym (roztworze) tak samo jak w stanie jednoskładnikowym ( w czystej substancji). Ma to miejsce gdy energia oddziaływań międzymolekularnych jest taka sama w przypadku oddziaływania A-A, B-B i A-B. Roztwory te spełniają prawo Rauolta. Jeśli energia oddziaływania cząsteczka rozpuszczona-rozpuszczalnik jest większa od energii oddziaływania pomiędzy cząsteczkami czystych składników (A-B >>A-A i B-B) roztwór jest roztworem rzeczywistym. Solubilizacja http://www.slideshare.net/madhurimanchare/solubility-enhancement-techniques Zwiększanie rozpuszczalności związków chemicznych trudnorozpuszczalnych w cieczach po wpływem dodatku innych substancji (solubilizatorów). Proces ten polega na rozdzieleniu wewnątrz cząsteczkowego wiązania substancji rozpuszczalnej, oddzieleniu cząsteczek rozpuszczalnika w celu uzyskania wystarczającego miejsca dla tworzących się oddziaływań pomiędzy rozpuszczalnikiem a cząsteczką rozpuszczaną. Techniki stosowane do zwiększania rozpuszczalności Fizyczne zmniejszanie rozmiarów cząstek (mikronizacja), krystalizacja przy zastosowaniu ultradźwięków, tworzenie zawiesin o bardzo niewielkich rozmiarach cząstek (nanozawiesiny), zmiana układu krystalograficznego w bezpostaciowy zawieszenie substancji czynnych w nośnikach tworzenie kompleksów zastosowanie surfaktantów Chemiczne zmiana ph użycie buforu derywatyzacja Inne (a) Budowa miceli. Niepolarne ogony rozpuszczają się w sobie w centrum pęczka a polarne głowy z warstwy zewnętrznej oddziałują z polarnymi cząsteczkami wody. (b) dodatek cząsteczek mydła lub detergentu do kropli tłustego brudu zawiesza go w wodzie. 16

Koloidy Układ dyspersyjny zawierający cząstki o rozmiarach pomiędzy 1 nm i 1000 nm. Cząstki koloidu powstają zazwyczaj przez agregację jonów lub cząsteczek. Cząstki tworzące koloid są nazywane zdyspergowanymi. Otrzymywanie koloidów: 1. Metody dyspersyjne rozdrabnianie cząstek o wymiarach większych od 500nm aż do uzyskania wymiarów charakterystycznych dla roztworów koloidalnych. a) rozdrabnianie mechaniczne (rozcieranie) b) rozpylenie czystych metali w łuki Volty ( metoda Brediga) c) peptyzacja (działanie roztworem elektrolitu na świeżo wytrącony trudno rozpuszczalny osad) d) rozpylanie za pomocą ultradźwięków e) rozpylanie katodowe 2. Metody kondensacyjne - łączenie cząsteczek lub jonów w większe zespoły aż do osiągniecia rozdrobnienia koloidalnego poprzez: a) zmniejszenie rozpuszczalności b) redukcję lub utlenienie c) hydrolizę d) polimeryzację e) metody zarodnikowe Typy koloidów Inny podział koloidów: Mówiąc o koloidach można także zastosować inny podział, uwzględniający oddziaływania pomiędzy fazą rozproszoną, a ośrodkiem dyspersyjnym. Zgodnie z tą klasyfikacja wyróżnia się: koloidy liofilowe - zalicza się do nich te koloidy, które mogę wytwarzać na swojej powierzchni tzw. otoczkę hydralizacyjną. Jest to wielowarstwowa otoczka składająca się z cząsteczek wody, dzięki czemu koloid łatwo łączy się z wodą. Koloidy liofilowe nazywa się hydrofilowymi, jeżeli w roztworze koloidalnym fazą rozpraszająca jest woda. Np. roztwory białek, roztwory skrobi, roztwory żelatyny, roztwór kwasu krzemowego, roztwór gumy arabskiej. koloidy liofobowe - zalicza się do nich te koloidy, które nie potrafią wytwarzać otoczki hydralizacyjnej. Spowodowane jest to występowaniem bardzo słabych lub nawet brakiem występowania oddziaływań pomiędzy fazą dyspersyjną, a fazą zdyspergowaną. Np. zole niektórych metali, m.in. złota i srebra. http://www.bryk.pl/wypracowania/chemia/chemia_nieorganiczna/12846-roztwory_koloidy_oraz_środki_czyszczące.ht 17

Typy koloidów Hydrofobowe - (nie lubiące wody) np. mleko, majonez. Ten typ koloidu nie może istnieć w polarnych rozpuszczalnikach bez obecności emulgatora. Liofobowe nie lubiące fazy rozpraszającej Hydrofilowe - (lubiące wodę) np. proteiny, żelatyna, żelki. Liofilowe lubiące fazę rozpraszającą Hydrofilowe grupy na powierzchni makrocząsteczki utrzymują ją zawieszoną w wodzie. Koleiny podział koloidów koloidy cząsteczkowe - zalicza się do nich te koloidy, w których fazę rozproszoną tworzą pojedyncze cząsteczki, o bardzo dużych rozmiarach (np. hemoglobina, polimery), z tego względu zalicz się je do koloidów, a nie do roztworów właściwych. Koloid taki jest stabilizowany poprzez solwatację cząsteczek. Zalicza się je do koloidów liofilowych. Np. białka w wodzie koloidy fazowe - zalicza się do nich te koloidy, które są zbudowane z wielkich cząstek, powstałych przez rozdrobnienie jeszcze większych cząstek, zaś sam koloid jest stabilizowany przez ładunek elektryczny, jaki gromadzi się na powierzchniach poszczególnych faz. Koloidy fazowe zalicza się do koloidów liofobowych. Np. zole niektórych metali koloidy asocjacyjne, nazywane inaczej miceralnymi -- zalicza się do nich te koloidy, w których tworzą się samorzutnie micele (agregaty), czyli skupiska wielu drobnych cząsteczek, które zawierają część hydrofobową i hydrofilową. Np. mydła, detergenty http://www.bryk.pl/wypracowania/chemia/chemia_nieorganiczna/12846-roztwory_koloidy_oraz_środki_czyszczące.ht Właściwości koloidów: A. Mechaniczne Sedymentacja 1. Ruchy Browna to zmienne zygzakowate ruchy cząstek widoczne pod mikroskopem. Ruch ten jest spowodowany zderzeniami cząstek koloidalnych w ośrodku dyspersyjnym. 2. Dyfuzja cząstki zolu dyfundują z regionu o wyższym stężeniu do obszaru o niższym. Jednakże z powodu większego rozmiaru ich prędkość dyfuzji jest mniejsza. 3. Sedymentacja cząstki koloidu opadają powoli pod wpływem siły ciężkości. To zjawisko jest wykorzystywane podczas określania masy cząsteczkowej makrocząstek. 18

Właściwości optyczne koloidów efekt Tyndalla Właściwości elektryczne 1. podwójna warstwa elektryczna 2. elektroforeza 3. elektroosmoza 4. potencjał elektrokinetyczny elektroforeza Anoda Ścianki katoda obudo żel 19

Elektroforetyczna ruchliwość fragmentów DNA w żelu agarowym. DNA pochodzi z komórki bakterifagu strawionego przez enzym Hind III. Wykres przedstawia dystans migracji w centymetrach poszczególnych fragmentów DNA w zależności od ich rozmiaru. Koagulacja koloidu: 20