Disperse Systeme Flashcards
Kolloidale Systeme
Kolloide sind disperse Systeme, in denen Elemente, d.h. Moleküle, Assoziate oder Feststoffpartikel vorkommen, die in den Größenordnungsbereich etwa zwischen 1 nm und 500 nm fallen.
Was ist der Tyndall Effekt?
Da die kolloidalen Partikel kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes sind, kann keine Lichtbrechung auftreten. Dagegen treten Beugungserscheinungen auf, die dazu führen, dass jedes kolloidale Partikel, das von einem Lichtstrahl getroffen wird, selbst eine Leuchterscheinung zeigt. Daher zeigen kolloidale Lösungen bei rechtwinkliger Betrachtung Opaleszenz, die von der Teilchengröße und der Konzentration abhängig ist.
Klassifizierung von kolloidalen Systemen
- lyophobe Kolloide: > Dispersionskolloid > praktisch keine Affinität zu ihrer Umgebung
In Wasser hydrophob, lipophil, Stabilisierung rein physikalisch durch elektrostatische Kräfte, Metalloxidsole, auch Aerosil - lyophile Kolloide: intensive WW zwischen kolloidalen Teilchen und Umgebung, teilweise thermodynamisch stabil > können lyophobe Kolloide stabilisieren; wässrige Stärkelösungen, Celluloseetherschleime, Gelatinelösungen, Polyacrylatlösungen, Gele
- Assoziationskolloide (aus Tensiden)
Amphiphile Moleküle> lyophiler Teil hat intensive WW mit der Umgebung während lyophober Teil abgeschirmt wird durch Tenside
Was sind Assoziationsmoleküle?
Assoziationsmoleküle enthalten kolloidale Einheiten, die durch eine Zusammenlagerung zahlreicher Moleküle oder Molekülsegmente zu größeren Verbänden, den Assoziaten oder Mizellen, zustande kommen; Flüssigkristalliner Zustand wird auch als mesomorph bezeichnet und nimmt eine Mittelstellung zwischen amorph und kristallin ein
Was bedeutet Anisotropie?
Bestimmte physikalische Eigenschaften sind richtungsabhängig. In Längsrichtung der parallel liegenden Molekülachsen sind eine andere optische Brechzahl, eine andere Wärmeleitfähigkeit sowie eine andere mechanische Festigkeit als in Querrichtung zu erwarten.
Was versteht man unter lyotropen Assoziationskolloiden?
Assoziate die sich in Mischungen konzentrationsabhängig aus amphiphilen Substanzen bilden
Solubilisation bei Assoziationskolloiden
Extrem wasserunlösliche Wirkstoffe können in eine Mizelle aufgenommen werden und sind dadurch kolloidal löslich > Solubilisation. Ausbildung von Mischmizellen besonders thermodynamisch günstig, da Entropiezunahme!
Wodurch ist der lamellier Zustand charakterisiert?
Palisadenartiger Aufbau mit alternierenden polaren und unpolaren Schichten und Periodizität entlang einer Achse > eindimensionales flüssigkristallinen Gitter (ähnliches Aufbauprinzip wie in biologischen Memranen)
Was sind Emulsionen?
Grobdisperse Systeme von zwei oder mehreren nicht ineinander löslichen Flüssigkeiten bzw. flüssigkristallinen Phasen.
Was sind Quasiemulgatoren?
Substanzen, die verwendet werden, um die äußere Phase in einen Gelzustand mit entsprechender Fließgrenze und geringer Thixotropie zu versetzen, um damit Emulsionen zu stabilisieren. v.a. Makromolekulare hydrogelbildende Hilfsstoffe wie Cellulose-Derivate
Was sind Emulgatoren generell?
Stoffe, die die Grenzflächenspannung zwischen zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten herabsetzen.
Sie besitzen daher amphiphilen Charakter und haben lipophile und Hydrophile Eigenschaften. Lyobipolar, d.h. Im Molekül müssen unpolare und polare Zentren vorliegen
Bancroft-Regel
Die Phase in der sich der Emulgator am besten löst wird zur äußeren Phase
Kationische O/W Emulgatoren
Benzalkoniumchlorid
Cetrimid
Cetylpyridiniumchlorid
Amphotere W/O Emulgatoren
Lecithin
Amphotere O/W Emulgatoren
Lecithin
Gelatine
Betaine
Gallensalze
Anionische W/O Emulgatoren
Metallseifen (Calciumstearat, Magnesiumstearat, Zinkstearat)
Anionische O/W Emulgatoren
Alkaliseifen (Nastearat) Aminseifen (Tris=Trometamol) Schwefelsäureester (Nacetylstearylsulfat, Natriumlaurylsulfat) Arabisches Gummi Traganth
Nichtionische W/O Emulgatoren
Höhere geradkettige Alkohole (Cetylstearylalkohol)
Partialfettsäureester mehrwertiger Alkohole (Glycerolmonostearat)
Partialfettsäureester des Sorbitans (Span)
Wollwachsalkohole
Nichtionische O/W Emulgatoren
Partialfettsäureester des Polyoxyethylensorbitans (Tween)
Fettsäureester des Polyoxyethylens (Myrj, Cremophor S9)
Polyoxypropylen-/Polyoxyethylen Polymere (Poloxamer = Kolliphor)
Molekulardisperse Systeme - Eigenschaften
Partikelgröße unter 1 nm
Klar, transparent, schnelle Diffusion, passieren Filter
Z.B. Lösungen niedermolekularer Substanzen wie NaCl oder Glucose
Kolloiddisperse Systeme - Eigenschaften
1nm-500nm
Opaleszierend, Tyndall-Effekt, langsame Diffusion
Bsp.:Polymerlösungen, Nanopartikel, mizellare Tensidlösungen, Liposomendispersion
Grobdisperse Systeme Eigenschaften
Mikroskopisch (über 500 nm bis 100 um) Makroskopisch (über 100 um)
Trübe, milchig, keine Diffusion
Bsp: Emulsionen, Aerosole, Suspensionen
Definition Oberflächenspannung bzw Grenzflächenspannung
G. Ist die Arbeit, die erforderlich ist, um die Grenzfläche/Oberfläche eines Systems um eine Flächeneinheit zu vergrößern
G. Resultiert durch eine nach innen gerichtete Kraft der Flüssigkeit > Spezifische Oberfläche (Oberfläche/Volumen) wird minimal
Einheit N/m
Messung der Oberflächenspannung
Kraft (Drahtbügel, Ringtensiometer, Plattentensiometer)
Druck (Kapillarsteighöhe, Blasendruck)
Geometrische Verfahren (Stalagmometer)
Kontaktwinkelmessung
Messprinzip Drahtbügelmethode
Ausbildung einer Flüssigkeitslamelle zwischen Rahmen und Drahtbügel
Fläche vergrößert sich (2a mal dx)
Bestimmung der erforderlichen Kraft bis zum Abriss der Lamelle mittels einer Torsionswaage
Formel:
Messprinzip Ringtensiometer nach Lecomte du Nouy
Flüssigkeit in flachem Gefäß wird abgesenkt
Ausbildung einer Flüssigkeitslamelle: Auslenkung der Waage (vergrößerte Torsion)
BIs zum Abriss der Lamelle = ablesbare Kraft ist proportional der Oberflächenspannung
Formel
Vertikalplattenmethode nach Wilhelmy
Messanordnung entspricht der Ringmethode
Statistisches Verfahren unter Verwendung eines dünnen angerauten Platinplättchens, das in die Flüssigkeit eingetaucht wird
Durch die Oberflächenspannung greift entlang der Benetzungslinie des Plättchens eine nach unten gerichtete Kraft (Fsigma) an
Auch zur Bestimmung der Grenzflächenspannung