1. Posługując się zdefiniowanymi pojęciami trwałego i indukowanego dipola elektrycznego opisz ilościowo i jakościowo oddziaływania międzycząsteczkowe pomiędzy dwoma trwałymi dipolami elektrycznymi. -JAKOŚCIOWO: INDUKOWANY DIPOL ELEKTRYCZNY. Gdy układ różnoimiennych ładunków umieścimy w polu elektrycznym wystąpi rozsunięcie ładunków i zmiana ich położenia w obrębie cząsteczki. Pojawi się wówczas indukowany moment, niezależnie od tego, czy cząstka ma już trwały moment dipolowy, czy jest niepolarna. Zewnętrzne pole elektryczne polaryzujące cząsteczkę może pochodzić np. od Jonu lub dipola molekularnego; ELEKTRYCZNY TRWAŁY MOMENT DIPOLOWY powstaje w wyniku nierównomiernego rozkładu ładunku elektrycznego w cząsteczce. Wiąże się to z elektroujemnością czyli zdolnością do przyciągania przez atom elektronów od innych atomów sąsiadujących, a której miara jest potencjał jonizacji.*Dipol elektryczny ma określony kierunek i zwrot, i dlatego pod wpływem zewnętrznego pola elektryczneo ulega orientacji. *Zewnętrzne pole elektryczne może pochodzić od dipola innej polarnej cząsteczki znajdującej się w odległości r. *Ponieważ dipol elektryczny jest związany z cząsteczka, wiec cała cząsteczka ulega polaryzacji elektrycznej i orientacji w polu elektrycznym. Jest to zjawisko polaryzacji orientacyjnej lub dipolowej.; -ILOŚCIOWY *Wzór na energię oddziaływania między dipolami trwałymi przybiera rożne formy w zależności od wzajemnej orientacji dipoli. *Dipole mogą być zorientowana równolegle, antyrównolegle lub przyjmować dowolną orientację. *Kąty: Θ_A, Θ_B – wyrażają orientację dipoli A i B, a q oznacza kąt między kierunkami dwóch dipoli. *Jeżeli dipole mają zgodny zwrot i leża wzdłuż wspólnej prostej:

Θ_A=0, Θ_B=0, q = 0 Energia oddziaływania między dipolami: u(r)= -(2μ_A μ_B)/4πε₀εr³ /ε₀- przenikalność elektryczna próżni, ε - przenikalność elektryczna ośrodka, r − odległość między ładunkami, μ_A, μ_B - elektryczny moment dipolowy; *Jeżeli dipole odpychają się to dipole odpychają się z energią równa co do bezwzględnej wartości energii przyciągania.*Dipole mogą być zorientowane względem siebie antyrównolegle: Θ_A=90, Θ_B=270, q =180 Energia oddziaływania między dipolami: : u(r)= -(μ_A μ_B)/4πε₀εr³; *w przypadku, w którym dipole są zorientowane antyrównolegle ich energia jest 2 razy mniejsza, niż w przypadku orientacji liniowej. Dipole się przyciągają. Natomiast w przypadku orientacji równoległej i zgodnym zwrocie dipoli wystąpi odpychanie. Wynika stad ze energia oddziaływania miedzy dipolami zależy od ich wzajemnej orientacji. *Ruchy termiczne powodują zmianę orientacji: Energia oddziaływania między dipolami: u(r)= -2/3∙(μ²_Aμ²_B)/(4πε₀ε)²r⁶kT; Wzór podkreśla wpływ temperatury na wartość energii oddziaływania

2. Charakterystyka ilościowa i jakościowa dyspersyjnych oddziaływań międzycząsteczkowych (siły Londona).*Wyprowadzenie wzoru na oddziaływanie dyspersyjne opiera się na modelu traktującym atomy (cząsteczki) jak wirtualne oscylatory. *Energia potrzebna do wzbudzenia oscylatora ze stanu podstawowego wynosi E = hv (h- stała Plancka). *Chwilowy moment dipolowy zależy od polaryzowalności atomu lub cząsteczki. Polaryzowalność wyraża zdolność przemieszczania się elektronów względem dodatnich jąder cząsteczki pod wpływem pola elektrycznego. *Polaryzowalność elektronową wyznacza się ze wzoru Lorentza, w którym współczynnik załamania światła (n) jest zależny od częstotliwości fali elektromagnetycznej. *Zależność od częstotliwości nazywamy dyspersją i dlatego siły te noszą nazwę sił dyspersyjnych lub sił Londona *Wg Londona energia oddziaływań dyspersyjnych dla izotropowych cząsteczek można wyliczyć ze wzoru: u(r)=-(3/2)∙(h/r⁶)∙(υ₁υ₂/υ₁+υ₂)∙(a_ta₂); υ₁υ₂- częstotliwości oscylatorów 1 i 2, a_ta₂- ich polaryzowalności

3. Zdefiniuj następujące pojęcia: cząstka koloidalna, układ koloidalny, koloid fazowy, koloid cząsteczkowy i koloid asocjacyjny (micelarny), wskazując podstawowe cechy budowy i sposób powstawania. cząstka koloidalna- cząstka o wielkości 1-100 nm rozproszona w fazie dyspersyjnej

układ koloidalny- układ mikro niejednorodny powstały w wyniku rozdrobnienia jednej fazy w drugiej do wielkości cząstek rzędu 1-100 nm. Cecha charakterystyczna tego układu jest stopień rozdrobnienia- dyspersji jednego ze składników w fazie rozpraszającej; koloid fazowy (liofobowy)- układ w którym cząstki substancji rozproszonej tworzą z ośrodkiem rozpraszającym układ dwufazowy (mikroniejednorodny). Obserwuje sie wyraźny rozdział faz. Może być utworzony przez ciecz/gaz (mgły), ciecz/ciecz (emulsja), ciecz/ciało stale (piany), ciało stale/gaz (dymy), ciało stale/ciało stale, gaz/ciało stale (piany). Jest termodynamicznie nietrwały. koloid cząsteczkowy (liofilowy)- powstaje w wyniku samorzutnego rozpuszczania sie makromolekuł o wielkości cząstek koloidalnych w rozpuszczalniku. Makrocząsteczki i cząsteczki rozpuszczalnika silnie oddziaływują ze sobą przez siły wzajemnego przyciągania. Są termodynamicznie trwale; koloid asocjacyjny (micelarny)- tworzy się w wyniku samorzutnego procesu asocjacji pojedynczych cząsteczek rozpuszczonych w cieczy w asocjaty składające się z conajmniej kilkudziesięciu monomerów. Proces ten zachodzi po przekroczeniu krytycznego stężenia micelizacji (c.m.c.)

4. Zdefiniuj następujące pojęcia: cząstka koloidalna, koloid fazowy, koloid liofilowy i koloid liofobowy, koloid polidyspersyjny i koloid monodyspersyjny, wskazując podstawowe cechy budowy i sposób powstawania.; Cząstka koloidalna - to agregat o dużej liczbie atomów i cząstek, to również układ, w którym małe cząstki (średnica mniejsza niż 500 nm) jednej substancji są rozproszone w innej. Rozmiary cząstek są zbyt małe, by zaobserwować je pod mikroskopem optycznym. Przechodzą przez większość sączków papierowych. Można je wykryć metodami polegającymi na zjawiskach rozpraszania, sedymentacji i osmozy; Koloid fazowy - jest to rozdrobniona cząstka fazy skondensowanej; jego strukturę tworzy zaadsorbowany w postaci jonów ładunek powierzchnio, równoważny elektrostatycznie przez warstwę przeciwjonów, znajdującą się w ośrodku dyspersyjnym; termodynamicznie niestabilne, faza rozproszona ulega samorzutnej agregacji w czasie; Koloid liofilowy - przyciągający rozpuszczalnik, mają duże powinowactwo do rozpuszczalnika; cząstki koloidalne otaczają się otoczką solwatacyjną, która jest czynnikiem nadającym im trwałość; gdy rozpuszczalnikiem jest woda to jest to hydrofilowy; cząstki wykazują brak lub nieznaczny ładunek, znaczna lepkość, odwracalna koagulacja; powstają w wyniku rozpuszczania się makromolekuł w rozpuszczalniku; Koloid liofobowy - odpychający rozpuszczalnik, znacznie mniejsze powinowactwo do rozpuszczalnika, gromadzą raczej na swojej powierzchni ładunek elektryczny, nie otaczają się otoczką solwatacyjną ; gdy rozpuszczalnikiem jest woda to jest to hydrofobowy ; cząstki są zawsze obdarzone ładunkiem elektrycznym, nieznaczna lepkość, nieodwracalna koagulacja; Koloid polidyspersyjny - koloidy, w których cząstki mają różne wymiary. Koloid monodyspersyjny - koloidy, w których cząstki fazy rozproszonej mają jednakową wielkość

Otrzymywanie układów koloidalnych: 1. Metoda kondensacyjna: reakcje chemiczne (redukcja, utlenianie), reakcja polimeryzacji, wymiany jonowej, procesy fizyczne 2. Metoda dyspersyjna: rozdrobnienie dużych cząstek do wymiarów koloidalnych przez skruszenie ciał stałych, rozerwanie cieczy, rozdrabnianie mechaniczne: młyny kulowe. 3. Metoda Brediga: rozdrabnianie metalu w łuku elektrycznym. 4. Rozdrabnianie fizyko-chemiczne: proces peptyzacji

5. Opisz budowę układu koloidalnego na przykładzie koloidu fazowego. Koloid fazowy jest roztworem mikroniejednorodnym dwufazowym. Fazą rozproszoną jest cząstka koloidalna zbudowana z tzw. rdzenia i zaadsorbowanej na powierzchni rdzenia warstwy dipolowojonowej. Dipolami są cząsteczki ośrodka dyspersyjnego, jeśli ciecz rozpraszająca jest dipolowa, a jony pochodzą ze składników reagujących elektrolitów. Cząstka koloidalna znajduje się w otoczeniu cząsteczek ośrodka dyspersyjnego. Cząsteczki ośrodka dyspersyjnego (będące w bezpośrednim kontakcie) oddziałują z powierzchniowymi jonami i cząsteczkami cząstki koloidalnej. Oddziaływanie to prowadzi do powstania wokół cząstki określonej struktury, zanikającej w miarę oddalania się od jej powierzchni. Część ośrodka dyspersyjnego, będąca pod wpływem oddziaływania z cząstka koloidalna, zwana jest warstwą rozmytą lub dyfuzyjną. Jony warstwy adsorpcyjnej są równoważone elektrostatycznie przez przeciwjony znajdujące się w warstwie rozmytej

Strukturę i właściwości roztworu koloidu fazowego przedstawiono na przykładzie typowego układu koloidu fazowego, jakim jest hydrozol jodku srebrowego. W wyniku reakcji chemicznej między jonami srebrowymi i jonami jodkowymi tworzy się cząstka (Agi), będąca rdzeniem cząstki koloidalnej. Na powierzchni rdzenia adsorbują się w zależności od metody preparatyki jony srebrowe lub jony jodkowe, nadając cząstkom odpowiedni ładunek: dodatni lub ujemny.

Schemat struktury cząstki koloidu fazowego- hydrozolu jodku srebrowego.

6. Koloidy asocjacyjne (micelarne) - budowa, powstawanie, właściwości i zastosowanie.

Koloidy asocjacyjne powstają w wyniku rozpuszczenia w ciekłym ośrodku cząsteczek lub jonów o charakterze amfifilowym (amfipatycznym- składają się z grupy hydrofilowej jonowej lub nienaładowanej grupy polarnej, na której zlokalizowany jest elektryczny moment dipolowy, oraz grupy hydrofobowej, która jest najczęściej łańcuchem alifatycznym lub alifatyczno-aromatycznym) i ich samoasocjacji w większe skupiska zwane micelami. Proces samoasocjacji cząsteczek nazywany jest procesem micelizacji. Monomery związków amfifilowych mogą w procesie agregacji tworzyć w roztworach różne struktury miceli: sferyczną, cylindryczną, lamella (dwuwarstwowa), micela odwrócona, liposom. Micela składa się z jądra, w skład którego wchodzą obojętne cząsteczki. Na powierzchni jądra absorbowane są z roztworu wspólne jony. Warstwa ta nosi nazwę warstwy adsorpcyjnej i wiąże się ona luźno z warstwą rozmytą albo dyfuzyjną. Jądro razem z warstwą adsorpcyjną nosi nazwę granuli. Na granicy faz jądro cząstki koloidalnej –roztwór, powstaje podwójna warstwa elektryczna. Powstawanie miceli: *Tworzenie się miceli z monomerów nA₁<->A_n;; *wzrost stopnia agregacji A_n+A₁<->A_n+1 *Wiązanie przez micelę przeciwjonów, Gdzie: nA1-jeden monomer, An-micela zawierająca n cząsteczek związku powierzchniowego; Zastosowanie: eksploatacja złóż ropy naftowej, w lecznictwie, zwiększa przyswajalność leków, proces solubilizacji wyjaśnia fizykochemię prania

7. Charakterystyka dyspersyjnych metod otrzymywania układów koloidalnych. Metody dyspersyjne - polegają na rozdrobnieniu dużych cząstek do wymiarów koloidalnych (1-100nm).; Młyny koloidalne - Proces rozdrobnienia w młynach koloidowych prowadzi do równowagowego rozkładu wielkości cząstek. Aby zapobiec agregacji powstałych cząstek do substancji mielonej dodaje się związków powierzchniowo czynnych. Efektywność procesu mielenia można zwiększyć prowadząc go na mokro w obecności cieczy, stanowiącej ośrodek dyspersyjny.W praktyce stosuje się młyny kulowe, w których substancja kruszona umieszczona jest wraz z kulami stalowymi lub ceramicznymi. Rozdrobnienie uzyskuje się w wyniku działania intensywnych naprężeń udarowych i ścinających. Rozdrabnianie w młynach kulowych jest procesem mechanicznym. Peptyzacja - Proces ten polega na przechodzeniu osadu zwanego żelem w zol, czyli uzyskaniu ponownie rozdrobnienia koloidalnego. Mechanizm tego procesu polega na adsorpcji jonów elektrolitu na skoagulowanych cząsteczkach tworzących osad. Zaadsorbowane jony zwiększają elektrostatyczne odpychanie i w konsekwencji przywracają stan poprzedniego rozdrobnienia.; Rozpylanie w łuku elektrycznym (metoda Brediga) - metoda polega na rozdrobnieniu metalu w łuku elektrycznym. W tym celu stosuje się dwie elektrody w postaci drutu z metalu, który chcemy rozdrobnić. Elektrody połączone do źródła napięcia i zanurzone w ośrodku dyspersyjnym zbliżamy na odległość pojawienia się łuku Volty. W łuku tym metal ulega parowaniu, a następnie kondensacji do wymiarów cząstek koloidalnych.; Metoda Svedberga - metoda dyspersji metali za pomocą prądu zmiennego o częstotliwości 10⁵-10⁷MHz. W metodzie tej źródło prądu stałego zmieniane jest na źródło prądu zmiennego. Metodą tą otrzymano organozole metali alkalicznych. Ośrodkiem dyspersyjnym muszą być ciecze nie reagujące z tymi metalami.

8. Charakterystyka kondensacyjnych metod otrzymywania koloidów. Metody kondensacyjne, czyli metody polegające na łączeniu cząsteczek lub jonów w większe zespoły. Metody kondensacyjne to najczęściej metody chemiczne. Wiele reakcji chemicznych prowadzi do otrzymania produktów w układach koloidalnych. Na przykład reakcje polimeryzacji, polikondensacji. Prowadzone w odpowiednich warunkach reakcje pozwalają otrzymać wytrącającą się substancję trudno rozpuszczalną w postaci koloidalnej (hydrozole halogenków srebra, siarczków metali, kwasu krzemowego). Hydroliza roztworów soli na gorąco prowadzi do hydrozoli wodorotlenków i tlenków metalicznych. Zole metali szlachetnych możemy otrzymać w wyniku redukcji rozcieńczonych roztworów soli tych metali. Rzadziej wykorzystywana jest reakcja utleniania, ale można otrzymać, np. siarkę koloidalną przez utlenianie siarkowodoru dwutlenkiem siarki lub tiosiarczanu sodowego kwasem siarkowym. Do metod kondensacyjnych należy też tzw. zmniejszenie rozpuszczalności, czyli przenoszenie danego składnika z ośrodka, w którym jest on łatwo rozpuszczalny do ośrodka, w którym się nie rozpuszcza.

9. Powstawanie i budowa podwójnej warstwy elektrycznej wokół cząstki koloidalnej i jej wpływ na stabilność układu koloidalnego fazowego. Omawiając strukturę i stabilność układów koloidalnych zwrócono uwagę, że cechą charakterystyczną cząstki koloidalnej - szczególnie koloidu fazowego - jest zaadsorbowany w postaci jonów ładunek powierzchniowy, równoważny elektrostatycznie przez warstwę przeciwjonów, znajdującą się w ośrodku dyspersyjnym. Cząstka koloidalna i warstwa przeciwjonów tworzą tzw. micelę. Ładunki powierzchniowe cząstki znajdujące się w warstwie adsorpcyjnej i ładunki znajdujące się w warstwie przeciwjonów w ośrodku dyspersyjnym tworzą tzw. podwójną warstwę elektryczną. Jest ona zbudowana z jonowej warstwy wewnętrznej mocno związanej z rdzeniem cząstki oraz z drugiej warstwy zwanej dyfuzyjną, przenikającej do ośrodka dyspersyjnego. Rodzaj ładunku cząstki koloidalnej zależy od właściwości rdzenia cząstki i właściwości fazy rozpraszającej. Główne przyczyny powstawania ładunku na powierzchni w elektrolitach: *Częściowa dysocjacja elektrolityczna grup przypowierzchniowych; *Adsorpcja jonów;. Cząstki naładowane jednoimiennie przeciwstawiają się agregacji i układ pozostaje w stanie trwałym, mimo iż nie jest termodynamicznie faworyzowany. Cząstki wzajemnie się odpychają, jeżeli zbliżą się na odległość, przy której ich warstwy rozmyte zaczną się przenikać.

10. Solubilizacja micelarna - zasada, cel i wykorzystanie. Polega na tworzeniu układów micelarnych (koloidów), złożonych z substancji rozpuszczanej i solubilizatorów, które są w tym przypadku cząsteczkami amfifilowymi, powierzchniowo czynnymi. Cząsteczki solubilizatora układają się w malutkie pęcherzyki (micele), orientując się częścią hydrofobową do środka, a hydrofilową na zewnątrz i tworząc w ten sposób środowisko hydrofobowe wewnątrz miceli. Do wnętrza miceli mogą przechodzić substancje lipofilowe, które dzięki obecności otoczki stają się rozpuszczalne w wodzie. Roztwory micelarne mają zdolność rozpuszczania związków trudno rozpuszczalnych jest to tzw. proces solubilizacji. Cel- rdzeń miceli ma właściwość ciekło podobnego niepolarnego rozpuszczalnika, czyli właściwości rozpuszczalnika związków niepolarnych. Przykład solubilizacji alkanów w micelach prowadzi do powstania mikroemulsji typu olej w wodzie. Zasada- proces solubilizacji wyjaśnia fizykochemię prania. Koloidy micelarne jako roztwory umożliwiają usuwanie cząstek brudu, tłuszczu. Związki powierzchniowo czynne zmniejszają przyczepność cząstek tych ostatnich do włókna. W czasie prania , w którym stosowane są jonowe związki powierzchniowo czynne, cząstki brudu i powierzchnia włókna uzyskują ten sam ładunek i dzięki temu ulegają oddzieleniu od tkaniny. Wykorzystanie- eksploatacja złóż ropy naftowej, lecznictwo ( antybiotyki, sulfonamidy), procesy biologiczne.

11. Stężenie krytyczne micelizacji (CMC) i oddziaływanie hydrofobowe. krytyczne stężenie micelizacji (c.m.c.)- stężenie po przekroczeniu którego tworzy się koloid asocjacyjny(micelarny) w wyniku samorzutnego procesu asocjacji pojedynczych cząsteczek rozpuszczonych w cieczy w asocjaty składające się z co najmniej kilkudziesięciu monomerów. Samoasocjacja zachodzi po przekroczeniu c.m.c. Podczas wzrostu stężenia substancji powierzchniowo czynnych ulegają zmianie niektóre właściwości fizyczne roztworu. Powstawaniu micel towarzyszy skokowa zmiana tych właściwości.; Oddziaływania hydrofobowe - polegają na łączeniu się grup hydrofobowych, w celu ochrony cząsteczki przed oddziaływaniem na nie cząsteczek wody. Oddziaływanie to odpycha cząsteczki wody. Jest to bardzo szczególne oddziaływanie, ponieważ najczęściej rozpuszczalnikiem jest woda. Oddziaływanie to jest występuje w białkach ze strukturą trzeciorzędową oraz czwartorzędową. Oddziaływanie hydrofobowe występuje zwykle w cząsteczkach, które nie posiadają momentu dipolowego. Istnieją cząsteczki, które są jednocześnie hydrofilowe i hydrofobowe, gdyż na jednym końcu posiadają grupy polarne, a na drugim niepolarne. Taka właściwość nazywa się amfifilowością.

12. Potencjał ζ - definicja i wykorzystanie w technologii ceramicznej. Miarą trwałości układu koloidalnego jest potencjał elektrokinetyczny, który występuje na granicy pomiędzy warstwą adsorpcyjną a dyfuzyjną względem głębi roztworu. Jego wartość zależy od składu i stężenia elektrolitu w fazie objętościowej. Można opisać go wzorem: ξ=4π6d/ε; gdzie: ε - przenikalność dielektryczna ośrodka ; 6 - powierzchniowa gęstość ładunku ; d - odległość. ; Istnienie potencjału elektrokinetyczneg odgrywa zasadniczą rolę w zjawiskach elektrokinetycznych. Zjawiska elektrokinetyczne obejmują: elektroosmozę, elektroforezę, potencjał sedymentacji i potencjał przepływu. Wartość potencjału elektrokinetycznego cząstek koloidalnych dostarcza informacji m.in. o ich skłonności do koagulacji i sedymentacji, informacja ta jest wykorzystywana w technologii ceramicznej w projektowaniu wielu procesów, np. w odlewaniu elektroforetycznym, odlewaniu z bezpośrednią koagulacją, odlewaniu żelowym itp.

13. Definicja grubości elektrycznej warstwy podwójnej i jej wpływ na właściwości koloidalnych zawiesin proszków ceramicznych. Elektryczna warstwa podwójna, obszar na granicy dwóch faz odznaczający się statystycznie nierównomiernym rozmieszczeniem elektronów lub jonów w obu fazach. W odległości 1/k potencjał maleje e-krotnie. Odległość tę nazywa się grubością podwójnej warstwy elektrycznej lub potencjałem Debye'a -Huckla. k=[4πe²∑n_i(∞)z_i²/ε₀εkT]^1/2; gdzie: e - ładunek elementarny, n_i(∞) - liczba jonów w cm3 poza podwójną warstwą elektryczną, zi - ładunek jonów i-tego rodzaju, eo - przenikalność dielektryczna próżni, e - względna przenikalność dielektryczna fazy rozpraszającej (wody). Rozkład potencjału w podwójnej warstwie elektrycznej nie jest dotychczas ściśle opisany. Najczęściej stosuje się przybliżenie Gouy'a - Chapmana, którzy założyli, że podwójna warstwa elektryczna jest płaska, a jony traktowali jako ładunki punktowe.;; Zmiana potencjały elektrycznego w podwójnej warstwie elektrycznej z odległością od powierzchni cząstki, D(x), opisana jest złożonym wzorem, który w przypadku małych potencjałów można przybliżyć zależnością: U(x) = Uo exp(-kx) Zależność ta wskazuje na spadek potencjału w rozmytej warstwie podwójnej. Do charakterystyki elektrycznych właściwości cząstek układu dyspersyjnego na ogół nie wykorzystujemy potencjału rozmytej, podwójnej warstwy elektrycznej ze względu na trudności jej bezpośredniego pomiaru. W praktyce posługujemy się zazwyczaj potencjałem elektrokinetycznym, czyli potencjałem □□, który można wyznaczyć w stosunkowo prosty sposób. Potencjał ten występuje podczas ruchu w polu elektrycznym naładowanej cząstki znajdującej się w ośrodku dyspersyjnym (elektroforeza lub elektroosmoza). Odległość płaszczyzny poślizgu od powierzchni cząstki określa wartość potencjału □ Przyjmuje się najczęściej, że płaszczyzna ścinania znajduje się bezpośrednio za warstwą Sterna. Zatem w ogólnym przypadku potencjał Od jest nieco większy od potencjału □.

14. Procesy flokulacji i koagulacji w powiązaniu z energią potencjalną oddziaływania pomiędzy dwoma cząstkami koloidalnymi. Koagulacja jest procesem łączenia sie dwóch lub kilku małych cząstek i utworzenia większej pojedynczej cząstki, któremu towarzyszy wypieranie przylegającego ośrodka dyspersyjnego. Procesowi koagulacji towarzyszy zmniejszanie się powierzchni i entalpii swobodnej. ; Flokulacja jest procesem, w którym małe cząstki tworzą skupiska (agregaty), zachowując jednocześnie swoja indywidualność. Nie dotykają sie bezpośrednio, gdyż oddzielone są od siebie cząsteczkami rozpuszczalnika. Cząstki w agregacie zwanym flokulantem tracą swoje indywidualne właściwości kinetyczne, flokulat porusza się jako całość. Nakładanie się oddziaływań odpychających i dyspersyjnych między cząstkami odgrywa główna rolę podczas otrzymywania i rozpadu układów dyspersyjnych. Teorię trwałości układów dyspersyjnych opracowali Derjaguin, Landau, Verwey i Overbek.( DLVO) Teoria zakłada, że całkowita energia układu jest sumą energii elektrostatycznej Ue i energii dyspersyjnej UD: U = Ue + UD; Energia elektrostatyczna maleje wykładniczo wraz z odległością. Na małych i dużych odległościach występuje przyciąganie.

15. Formowanie proszków ceramicznych wykorzystujące proces odlewania z bezpośrednią koagulacją. Metoda polega na destabilizacji zawiesiny wprowadzonej uprzednio do formy. Proces ten zachodzi na skutek reakcji zachodzącej wewnątrz zawiesiny. Prowadzi to do zmniejszenia ładunku na powierzchni cząstek proszku. Dzieje się tak wskutek zmiany pH zawiesiny albo poprzez zwiększenie siły jonowej fazy rozpraszającej. Warunkiem powodzenia w stosowaniu metody bezpośredniej koagulacji jest użycie zawiesin zawierających duży udział objętościowy fazy stałej, nie mniejszy jak 50%. Bowiem jedynie w takim przypadku zachowana zostaje ciągłość kontaktów pomiędzy ziarnami proszku; inaczej mówiąc koagulująca zawiesina nie wykazuje skurczu, co jest warunkiem dobrego odwzorowania kształtu formy. Znanych jest kilka reakcji enzymatycznych, które wykorzystano z powodzeniem formując wyroby z proszków ZrO₂, Al₂O₃, SiC, Si₃N₄ jak również mieszanin proszków różniących się położeniem punktu izoelektrycznego. Etapy metody na przykładzie reakcji rozkładu mocznika w obecności ureazy: *przygotowanie wodnej zawiesiny proszku ceramicznego (>50 % obj.) z dodatkami upłynniającymi (odpowiednie pH i/lub elektrolity) i substratem reakcji enzymatycznej np.: mocznik; *dodanie enzymu do zawiesiny np.: ureaza; *wprowadzenie zawiesiny do formy nieporowatej (pod wpływem ureazy mocznik ulega rozkładowi wg reakcji : NH2CONH2 + H2O + ureaza — H2CO3 + NH3 + ureaza, wydzielający się amoniak podwyższa pH z 4 do 9 co destabilizuje zawiesinę i zwiększa jej lepkość; *Suszenie;. Opisana metoda nadaje się do formowania skomplikowanych kształtek. Jest niedroga. Wskutek jednorodności mikrostruktury tworzyw uformowanych tą drogą prowadzi do wyrobów charakteryzujących się znaczną niezawodnością.

18. Piany - rodzaje, otrzymywanie i zastosowanie. Piany to układy heterofazowe, w których ciecz stanowi fazę ciągłą, a fazą rozproszoną jest gaz. Są to układy termodynamiczne niestabilne, więc stabilizuje się je poprzez obecność cząstek środków powierzchniowo czynnych np. surfaktantów na granicy faz. Kształt fazy rozproszonej jest podstawą podziału pian: wyróżniamy piany kulkowe i piany wielościenne(poliedryczne). Piana kulkowa składa się z oddzielnych pęcherzyków gazu, które nie oddziałują na siebie. Piana poliedryczna powstaje w obecności środków powierzchniowo-czynnych, a poszczególne pęcherzyki gazu są oddzielone od siebie cienkimi błonkami. Otrzymywanie: W technice piany wytwarza się zwykle przez doprowadzenie powietrza do cieczy przez małe otwory (np. szkło porowate) lub w wyniku mechanicznego wstrząsania i mieszania cieczy z powietrzem. Zastosowanie: *Przemysł kosmetyczny (pianki do golenia i włosów, mydła, płyny do kąpieli i.t.p), *Przemysł spożywczy (bita śmietana, przy produkcji ciast i.t.p), *Piany gaśnicze, *W sposób pośredni przy produkcji: Pianobetonu, Gumy porowatej, Szkła porowatego, Porowatych tworzyw sztucznych. *Piana nie pozostaje w wyrobie, jest jedynie nośnikiem pęcherzyków gazu w trakcie produkcji. Zastosowanie pian stałych: Pumeks kosmetyczny, Styropian.