Sistemi dispersi e colloidi Flashcards
Che cos’è un sistema disperso?
sistema fisico eterogeneo composto da due fasi immiscibili tra di loro. Si riconosce una fase interna (goccioline, particelle) all’interno di una fase disperdente (esterna).
Da cosa dipende la tensione superficiale?
-Struttura chimica
-Temperatura
-Presenza di tensioattivi (molecole con buona affinità per entrambe le fasi che abbassano la tensione interfacciale)
Che cos’è la tensione superficiale?
Tra le molecole di una qualsiasi sostanza esistono forze di attrazione. Nelle molecole che si trovano in superficie esiste solo l’interazione con le molecole poste nello strato sottostante, la risultante delle forze è diversa da 0 ed è diretta verso l’interno del liquido.
Le molecole che costituiscono lo strato superficiale del liquido sono attirate verso l’interno e tendono così ad occupare la minima superficie possibile.
Come si può classificare un sistema colloidale?
1nm<d<1μm
Liofili: c’è affinità tra la fase dispersa e quella disperdente, aumentando la temperatura potrebbero interagire
Liofobi: non c’è affinità tra le due fasi
Quali sono le caratteristiche dei colloidi liofili?
- Le particelle disperse presentano affinità con il solvente e formano dispersioni colloidali detti SOL con relativa facilità.
- Questi sistemi presentano caratteristiche simili a quelle delle vere soluzioni.
- Risultano molto stabili.
- Le loro proprietà dipendono dall’attrazione tra fase dispersa e disperdente che porta alla solvatazione (le particelle si circondano di uno strato di molecole solvente)
Quali sono le caratteristiche dei colloidi liofobi?
- Hanno bassa affinità per il solvente nel quale sono dispersi
- Sulla loro superfice il solvente non ha molecole coordinate ma si troveranno dei contro-ioni
- È meno stabile di un liofilo e più sensibile alla presenza di elettroliti
- La dispersione colloidale è mantenuta dalla presenza di una carica elettrica che evita l’aggregazione delle particelle
Sono esempi i composti inorganici in forma di microparticelle disperse (oro, argento…)
Che cosa sono i colloidi di associazione?
Sono tipici dei tensioattivi, molecole anfifiliche (una testa idrofilica e coda idrofobica).
Possono rimanere in soluzione come molecole isolate fino ad una certa concentrazione. Quando la concentrazione aumenta si raggiunge la concentrazione micellare critica (CMC): quel numero di molecole si trova in una condizione più stabile se forma un aggregato (micella).
Le micelle possono avere diverse forme: sferiche, cilindriche, lamellari, single layer, double layer…
Quali sono le proprietà dei colloidi? (elenco)
proprietà ottiche: effetto tyndall, colore
proprietà cinetiche: moto browniano
Proprietà elettriche
Che cos’è l’effetto tyndall?
Se ho una sospensione che colpisco con la luce allora la vedo passare perché le particelle sono abbastanza grandi da diffondere la luce; se ho una soluzione invece non la vedo perché le particelle sono troppo piccole per disperdere la luce.
Qual è il collegamento tra colore e proprietà dei colloidi?
L’oro ha un colore fisso in forma bulk ma quando si va nelle dimensioni nanometriche (tra 2 e 150nm) si ha uno spettro di colori che varia con il variare delle dimensioni.
Quando gli elettroni sono intrappolati in una sfera di dimensioni nanometriche, la loro capacità di movimento è limitata dalla superficie e il metallo appare colorato.
Si possono correlare le dimensioni e la forma ad un colore.
Qual è il ruolo dei moti browniani nei sistemi colloidali?
Il moto browniano concorre alla stabilità delle dispersioni colloidali in quanto contrasta l’azione della gravità che tende a far sedimentare le particelle disperse.
Il moto di queste particelle è influenzato direttamente dalla temperatura e indirettamente dalla dimensione delle particelle e dalla viscosità del mezzo disperdente.
Flocculazione: più particelle originarie formano un grappolo (flocculo) grazie a legame interparticellari che interessano i rispettivi siti attivi, pur mantenendo la rispettiva identità.
Coalescenza: più particelle si fondono a formarne una di massa maggiore e non è più possibile riconoscere le particelle originarie
Quali sono le proprietà elettriche dei sistemi colloidi?
Nell’intorno di una particella si riconoscono alcuni strati:
- Stato stazionario: o di stern, si ha un aumento della concentrazione di controioni cioè ioni fortemente legati alla superficie della particella carica, con carica opposta
- Stato diffuso: è composto da ioni di carica uguale a quelli della superficie
Le particelle della fase dispersa possono essere dotate di carica elettrica perché:
- Hanno carica propria: come i polianioni
- Per ionizzazione di gruppi funzionali superficiali a pH particolari
- Per adsorbimento di ioni: la particella può adsorbire delle specie cariche presenti nell’ambiente e ottenere la loro carica
Che cos’è il potenziale zeta?
il potenziale all’esterno dei due strati elettrici.
Questa misurazione è elettroforetica: viene misurata la mobilità elettroforetica che poi viene convertita nel potenziale. La tecnica è la laser doppler velocimetry (LDV).
Il potenziale ζ viene misurato in funzione di pH, forza ionica e altre proprietà del mezzo disperdente.
Come posso determinare dimensione e forma delle nanoparticelle in un sistema colloidale?
Rispetto alle dimensioni si usano tecniche diverse:
- Microscopia ottica: oggetti grandi
- Microscopia elettronica: elementi più piccoli
- Tecniche indirette (dynamic light scattering, nanoparticles tracking analysis)
Come funziona il dynamic light scattering?
Si usa un laser con direzione fissa e un detector posto con un certo angolo.
La quantità (intensità) di luce diffusa viene correlata alla dimensione della particella.
A parità di temperatura e di viscosità:
- Le particelle ‘piccole’ si muovono rapidamente creando delle variazioni rapide dell’intensità di scattering
- Le particelle ‘grosse’ si muovono più lentamente creando delle variazioni d’intensità lente
La velocità delle variazioni d’intensità viene misurata e, dalla funzione di correlazione, viene calcolato il coefficiente di diffusione delle particelle.
L’equazione di Stokes-Einstein consente poi di convertire il coefficiente di diffusione in raggio o diametro idrodinamico.
