Grenzflächen und Kolloide

Vorlesung 4. Semester Chemie

1. Einführung

2. Phasengrenzen zwischen 2 reinen Phasen
2.1. Flüssigkeit/Gas
2.2. Flüssigkeit/Flüssigkeit
2.3. Festkörper/Fluid

3. Phasengrenzen zwischen 2 Phasen mit mehreren Komponenten
3.1. Flüssigkeit/Gas
3.2. Adsorption an Festkörperoberflächen

4. Phasengrenzen zwischen 3 Phasen
4.1. Flüssigkeit/Flüssigkeit/Gas
4.2. Festkörper/Flüssigkeit/Gas
4.3. Unlösliche Grenzflächenfilme

5. Spezielle Phasengrenzen
5.1. Elektrisch geladene Phasengrenzen
5.2. Membranen als Phasengrenze
6. Dispersionskolloide

6.1. Herstellung und Stabilität von Dispersionskolloiden
6.2. Sole
6.3. Gele
6.4. Emulsionen
6.5. Pulver
6.6. Schäume

7. Assoziationskolloide
7.1. Micellare Lösungen
7.2. Lyotrope flüssigkristalline Phasen
7.3. Mikroemulsionen
7.4. Assoziationskolloide als Matrixsysteme

8. Polymerlösungen
8.1. Verdünnte Polymerlösungen
8.2. Spezielle Polymersysteme und Phasenumwandlungen

9. Kolloide in thermodynamischen Feldern, unter Gravitation, im elektrischen und
magnetischen Feld

9.1. Diffusion und Rotationsdiffusion
9.2. Sedimentation
9.3. Elektrokinetische Erscheinungen
9.4. Magnetische Flüssigkeiten

10. Optik und Rheologie von Kolloiden
10.1. Lichtstreuung
10.2. Neutronenstreuung
10.3. Röntgenstreuung
10.4. Rheologie

11. Physikalisch-chemische Charakterisierung kolloidaler Systeme
11.1 Größenverteilung, mittlere Größe, mittlere Masse, hydrodynamischer Radius,
11.2. Teilchenzahldichte
11.3. Teilchenform,
11.4. Elektrische Eigenschaften,
11.5. Suspensionsstruktur



Literaturempfehlungen

G. Brezesinski, H.-J. Mögel
"Grenzflächen und Kolloide"
Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 1993

H.-D. Dörfler
"Grenzflächen- und Kolloidchemie"
VCH Weinheim 1994

D. H. Everett
"Grundzüge der Kolloidwissenschaft"
Steinkopff Verlag Darmstadt 1992

D.J. Shaw
"Colloid and Surface Chemistry"
Butterworth-Heinemann Ltd. Oxford 1992

R.J. Hunter (Ed.)
Foundations of Colloid Science"
Clarendon Press Oxford 1989

 

 

 

1. Einführung

Begriffe

Phasengrenze
Grenzfläche
Oberfläche
Phasengrenzschicht
Grenzflächenarbeit
Grenzflächenspannung
Oberflächenspannung
Gibbssche Fundamentalgleichungen der Thermodynamik
Gibbs-Duhem-Beziehungen
Maxwell-Beziehungen
Disperses System
Kolloide
Beispiele für Kolloide
Assoziationskolloide
Thermodynamische Stabilität
Dispersionskolloide
Suspensionen, Sole
Gele, Emulsionen, Pulver, Aerosole
Schäume

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2. Phasengrenzen zwischen 2 reinen Phasen

Begriffe

Oberflächenspannung
-Temperaturabhängigkeit nach Eötvös
- molare freie Oberflächenenthalpie
- in der Nähe des kritischen Punktes
- Druckabhängigkeit
Kapillarer Krümmungsdruck
Laplace-Gleichung
Kelvin-Gleichung
Experimentelle Bestimmung der Oberflächenspannung
Blasendruckmethode
Steighöhenmethode, Kapillaraszension, Kapillardepression
Drahtbügelmethode
Du Noüy-Tensiometer
Wilhelmy-Plattenmethode
Tropfengewichtsmethode
Oberflächenlaserlichtstreuung
Spinning-drop-Methode
Adhäsionsarbeit
Kohäsionsarbeit
Antonowsche Regel
Adhäsionsarbeit und molekulare Oberflächenspannungsbeiträge
Wulffscher Satz
Anwendung der Kelvin-Gleichung
Benetzungsspannung
Immersionswärme

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3. Phasengrenzen zwischen 2 Phasen mit mehreren Komponenten

Begriffe

Adsorption
Konzentrationsprofil der Phasengrenze
Relative Adsorption
Grenzflächenüberschusskonzentration
Gibbssche Adsorptionsisotherme
Grenzflächenaktivität
Grenzflächeninaktivität (Konzentrationsabhängigkeit)
Szyszkowski-Gleichung
Spezifische Kapillaraktivität
Anionische, kationische, nichtionische Tenside
Lyotrope Ionenreihen
Physisorption, Chemisorption
Adsorptionsgleichgewicht
Isostere molare Standardadsorptionsenthalpie
Adsorptionsisothermen (Typen)
Adsorptionsisothermen nach Freundlich, Langmuir, BET
Bestimmung der spezifischen Oberfläche
Adsorptionshysterese
Kapillarkondensation
Dubinin-Raduschkewitsch-Gleichung
Halsey-Gleichung
Polymeradsorption
Brushregime, Mushroom-Regime
Polymerdepletion
Trains, tails, loops
Adsorption von Polyelektrolyten
Atomkraftmikroskopie
Rastertunnelmikroskopie

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4. Phasengrenzen zwischen 3 Phasen

Begriffe

Spreitung
Spreitungsdruck, Spreitungskoeffizient
Kräftebilanz nach Neumann
Benetzung
Randwinkel, Kontaktwinkel
Youngsche Gleichung
Fortschreitrandwinkel
Rückzugsrandwinkel
Randwinkelhysterese
Filmspannung
Randwinkelmessung
Sessile drop Methode
Tilting plate Methode
Dynamische Randwinkelmessung
Bestimmung der Festkörperoberflächenspannung
Waschprozess
Flotation
Langmuir-Filmwaage
Eigenschaftsmessung von Langmuir-Filmen
Filmtypen: gasanalog, flüssig-ausgedehnt, flüssig-kondensiert, festanalog
Filmdruck-Flächen-Isotherme
Filmkollaps, Kollapsdruck
Filmdomänen
Thermische Zustandsgleichungen
Langmuir-Blodgett-Filme

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5. Spezielle Phasengrenzen

Begriffe

Galvani-Potential
Volta-Potential
Galvani-Spannung
Oberflächenpotential
Polarisierbare, unpolarisierbare Elektroden
Elektrische Doppelschicht
Helmholtz-Modell
Gouy-Chapman-Modell
Stern-Modell
Diffuse Doppelschicht
Boltzmann-Poisson-Gleichung
Dicke der diffusen Doppelschicht
Elektrokapillarität
Elektrokapillarkurve
Quecksilbertropfelektrode
Lippmann-Gleichungen
Differentielle und integrale Doppelschichtkapazität
Elektroosmose
Strömungspotential
Zetapotential
Osmotisches Gleichgewicht
Pfeffersche Zelle
Van`t Hoffsche Gleichung
Donnan-Gleichgewicht
Donnan-Potential
Glaselektrode
Donnan-Koeffizient
Umkehrosmose
Wasserentsalzung

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6. Dispersionskolloide

Begriffe

Suspension, Sol
Emulsion
Schaum
Aerosol
Gel
Latex
Kondensationsmethode
Dispergierungsmethode
Kolloidmühlen
Düsenmühlen
Elektrodispergierung
Ultraschallkavitation
Erzeugung von Übersättigung
Keimbildung, Keimwachstum
Koagulation
Koaleszenz
Emulgierung
Emulgator
Homogenisatoren
Kugelschaum
Polyederschaum
Cottrell-Verfahren
Monodispers, polydispers, Mittelwerte
Monoform, polyform
Isometrisch ,anisometrisch
Peptisation
Isoelektrischer Punkt
Flockung
Alterung
Koagulationsreihe
Kritische Koagulationskonzentration
Agglomeration
Hofmeister-Reihe
Schutzkolloide
Smoluchowski-Theorie der schnellen Koagulation
Orthokinetische, perkinetische Koagulation
Attraktive, repulsive Wechselwirkungen
Van-der-Waals-Wechselwirkungen
Hamakerkonstante
DLVO-Theorie
Lyogel
Aerogel
Xerogel
Kohärente Struktur
Quellung
Synäresis
Emulsionstyp
HLB-Wert
Emulsionsumkehr
Phaseninversionstemperatur
Demulgierung
Verschäumungszahl
Marangonieffekt

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7. Assoziationskolloide

Begriffe

Micelle, inverse Micelle
Kugelmicelle, Zylindermicelle
Kritische Micellbildungskonzentration
Krafft-Temperatur
Trübungspunkt
Methoden zur Bestimmung der cmc
Klevens-Gleichung
Lyotrope Flüssigkristalle
Thermodynamik und Kinetik der Micellbildung
Nematische, cholesterische, hexagonale, kubische, lamellare Phasen
Solubilisation
Gleichung nach Mukerjee
Mikroemulsion
Dreiecksdiagramm
Micellare Katalyse
Emulsionspolymerisation
Lipiddoppelschichten
Vesikel, Liposom

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8. Polymerlösungen

Begriffe

Zahlenmittel,Gewichtsmittel, z-Mittel des Molekulargewichts
Persistenzlänge
Kuhnsches Ersatzknäuel
Mischungsentropie von Polymeren
Flory-Huggins-Theorie
Kritische Temperatur
Theta-Temperatur
Polymernetzwerk
Röntgenkleinwinkelstreuung von Polymeren
Kristallinitätsgrad
Glaszustand
Flüssigkristalline Polymere
Gummielastischer Zustand

 

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9. Kolloide in thermodynamischen Feldern, unter Gravitation, im elektrischen und magnetischen Feld

Begriffe

Thermodynamische Kraft
Thermodynamischer Fluss
Diffusion
Rotationsdiffusion
Ficksche Gesetze
Brownsche Bewegung
Sedimentation
Stokessche Reibungskraft
Sedimentationsgeschwindigkeit
Ultrazentrifuge
Sedimentationskonstante
Sedimentations-Diffusions-Gleichgewicht
Sedimentationspotential
Gleichstrom-, Wechselstromelektrophorese
Elektrophoretische Beweglichkeit
Henry-Funktion
Elektrophoretische Bremskraft
Relaxationseffekt
Mikroelektrophorese
Elektroakustischer Effekt

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10. Optik und Rheologie von Kolloiden

Begriffe

Lichtstreuung
Lichtbeugung
Tyndall-Effekt
Hertzscher Dipol
Rayleigh-Streuung
Polarisierbarkeit
Depolarisation
Cabannes-Faktor
Rayleigh-Koeffizient
Trübungskoeffizient
Übertragungsvektor
Strukturfaktor
Mieeffekt
Fraunhofernäherung
Dynamische Lichtstreuung
Doppler-Effekt
Autokorrelationsfunktion
Lorentz-Funktion
Neutronenstreulänge
Transmissionselektronenmikroskop
Rasterelektronenmikroskop
Strömungsdoppelbrechung
Formdoppelbrechung
Elektrodoppelbrechung
Magnetodoppelbrechung
Coetteströmung
Newtonsche, nicht-Newtonsche Flüssigkeit
Fließkurve
Schubspannung
Schergeschwindigkeit
Dilatant, pseudoplastisch, viskoplastisch
Thixotrop, rheopex

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11. Physikalisch-chemische Charakterisierung kolloidaler Systeme

Begriffe

Teilchengrößenverteilung
Sedimentationsanalyse
Trübungsmessung
Zimm-Diagramm
Virialkoeffizient
Elektrokinetische Schallamplitude
Ellipsometrie
Messung des Diffusionskoeffizienten
Searle-Viskosimeter
Kegel-Platte-Messeinrichtung
Kapillarviskosimeter

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