1 Koloidni Sistemi-podela i Klasifikacija

1

1

KOLOIDNI DISPERZNI KOLOIDNI DISPERZNI KOLOIDNI DISPERZNI KOLOIDNI DISPERZNI SISTEMISISTEMISISTEMISISTEMI

drdrdrdr Nataša Nataša Nataša Nataša PejićPejićPejićPejić, , , , vanrvanrvanrvanr. . . . profprofprofprof....

2

� Koloidi, koloidni sistemi, koloidna hemija (definicije i primeri)

� Disperzni sistemi – podela� Koloidni sistemi − podela

I

Z

V

O

D

Please purchase 'docPrint PDF Driver' on http://www.verypdf.com/artprint/index.html to remove this message.

http://www.verypdf.com/artprint/index.html

2

3

ŠŠŠŠta je koloidnata je koloidnata je koloidnata je koloidnahemija?hemija?hemija?hemija?

ŠŠŠŠta je koloidnata je koloidnata je koloidnata je koloidnahemija?hemija?hemija?hemija?

Zbog čega je Zbog čega je Zbog čega je Zbog čega je interesantnainteresantnainteresantnainteresantnai važna?i važna?i važna?i važna?

Zbog čega je Zbog čega je Zbog čega je Zbog čega je interesantnainteresantnainteresantnainteresantnai važna?i važna?i važna?i važna?

ŠŠŠŠta su koloidnita su koloidnita su koloidnita su koloidnidisperznidisperznidisperznidisperznisistemi?sistemi?sistemi?sistemi?

ŠŠŠŠta su koloidnita su koloidnita su koloidnita su koloidnidisperznidisperznidisperznidisperznisistemi?sistemi?sistemi?sistemi?

Zašto su Zašto su Zašto su Zašto su

nam potrebni nam potrebni nam potrebni nam potrebni

koloidikoloidikoloidikoloidi

PodelaPodelaPodelaPodela koloidnihkoloidnihkoloidnihkoloidnihdisperznihdisperznihdisperznihdisperznihsistemasistemasistemasistema

PodelaPodelaPodelaPodela koloidnihkoloidnihkoloidnihkoloidnihdisperznihdisperznihdisperznihdisperznihsistemasistemasistemasistema

4

Koloidna svojstvazavise od veli čine čestica

Ostvald i Vajmarn (1908.)

Naziv i podela materijeT. Grejem (1861.): postulirao postojanječestica veli čine nm i uveo izraz koloid

(″κολλα″κολλα″κολλα″κολλα=kolla ″−″−″−″−lepak (tutkalo))Kristaloidi i koloidi

Otkri će koloidaF. Selmi (1843. g.): suspenzija sumpora i pruskog plavog

M. Faradej (1857. g.): sôl zlata

IstorijaIstorijaIstorijaIstorijaIstorijaIstorijaIstorijaIstorija

1883−1943

1805−1869



3

5

Izraz KOLOID podrazumeva određene osobine i određeno stanje materije u odnosu na veličinu čestica (stepen disperznosti)

VEĆ STE NAUČILI−−−−FH

SVAKA MATERIJA MOŽE BITI PREVEDENA U STANJE U KOME ĆE POKAZIVATI KOLOIDNE OSOBINE

Disperzni sistemi u kojima bar jednu fazu sačinjavaju čestice prečnika od 1 nm do 100 nm

Šta su koloidi?

″″″″disperzus ″″″″ −−−− rasipanje″″″″disperzus ″″″″ −−−− rasipanje

Koloidno Ag

6


Sistem u kojoj su čestice (1−100 nm) jedne faze dispergovane u drugoj fazi

Šta je koloidni sistem (NANOSISTEM)?

disperzna faza (t,č,g) + disperzno sredstvo (t,č,g)faza čije su čestice

dispergovanefaza u kojoj su čestice

dispergovane

Šta je koloidni sistem (nanosistem)?

Heterogen (višefazan) i diskontinualan sistem

DF + DS

č/ččč/č/č



4

7

O koloidima i iz ugla ponašanja nekog materijala u odnosu na protok fluida i gravitacionu silu…

Nenjutnovske tečnosti

Koloidni materijali – imaju karakteristike i čvrstog i te čnog stanja, jer....VISKOELASTIČ

NI

KOLOIDNI

GEl

VVIISSKKOOEELLAASSTTIIČČ

NNII

KKOOLLOOIIDDNNII

GGEEll

η ≠ const. već je funkcija napona smicanjaηη ≠≠ const. veconst. većć je funkcija napona smicanjaje funkcija napona smicanja

8

Nauka o NANOSISTEMIMAŠta je koloidna hemija?

″″″″KOLOIDNA HEMIJA je fizi čka hemija makromolekula, površinski aktivnih materija, disperznih i drugih sistema koji sadrže elemente

bar jedne dimenzije u podru čju od 1 do 100 nm ″″″″

Specifični sistemi koje proučava koloidna hemija su:

� Disperzije (koloidni sôli)� Rastvori micelarnih koloida� Agregati koloidnih čestica (geli, membrane)� Makromolekularni rastvori� Opne, adsorpcioni slojevi� Površine između faza



5

9

Krv KostMišići (proteinske strukture)Ćelijske membrane

BIOKOLOIDIBiosistemi

SirupiPaste za zube

Zlato u vodiSumpor u vodi

Suspenzije (S/L)****

Svarljive mastiBiološke membrane

KremeIsporuka lekova (″drug delivery″)

Voda u benzenuEmulzije (L/L)***

Kapljice kao rezultat kašljanjaInhalacija rastvora ″Aerosol″ sprejevi

Tečni aerosôli stratosfere

Granule polenaInhalacija čvrstih lekova

Mineralna prašina u vazduhu

Aerosol(S/G)*

(L/G)**

BIOLOŠKIFARMACEUTSKIFIZIČKO−HEMIJSKISISTEM

**DF u DF u ččvrstom vrstom agregatnomagregatnom stanju, a DS u gasovitomstanju, a DS u gasovitom; ; ****DF u teDF u teččnom nom agregatnomagregatnom stanju, a DS u gasovitomstanju, a DS u gasovitom;;******DF i DS u teDF i DS u teččnom nom agregatnomagregatnom stanjustanju; ; ********DF u DF u ččvrstom vrstom agregatnomagregatnom stanju, a DS u testanju, a DS u teččnomnom

PRIMERI DISPERZNIH SISTEMA

Ca3(PO4)3 u kolagenu

Zašto je važnaZašto je važnaZašto je važnaZašto je važna koloidnakoloidnakoloidnakoloidna hemijahemijahemijahemija????Zašto je važnaZašto je važnaZašto je važnaZašto je važna koloidnakoloidnakoloidnakoloidna hemijahemijahemijahemija????

0,1 1 100•••

1010109108

•••1016

veli čina (nm)

Koloidni sistemiMleko, ke čap, puter...MaglaBojeFarmaceutski preparati ...

Fizika i hemija

Fizika čvrstog stanjahemija

M(g mol −−−−1)

101010410 1012

KOLIDNA HEMIJA

1014

10,5 cm 8 m 6000 km0.3 nm

105–1014



6

11

Preparati u obliku koloida (koloidni rastvor AgCl i AgI (antibiotici) ne dovode do iritacije)); koloidno Ag (antimikrobno dejstvo); koloidni Cu u le čenju karcinoma; za dijagnostifikovanje bolesti (Au za pare zu, Hg za sifilis)

Prirodni koloidi −−−− proteini plazme odgovorni za vezivanje aktivnih komponenata leka ( ↑↑↑↑ farmakološke aktivnosti leka)

Skrob i celuloza kao pomo ćne supstancije u farmaceutski doziranim oblicima

Sintetski polimeri za oblaganje lekova (zaštita od vlage i kisele reak cije u želudcu), itd.

Industriji bojaPrehrambenoj industriji

Tehnologiji visokih performansi

Farmaceutskoj industriji , itd.

Gde se primenjuju koloidi?

12

Koloidni disperzni sistemi u farmacijikod pripreme farmaceutskih i kozmetičkih preparata

•• najčešće su u obliku sola ili gela, emulzija ili supsenzija, i anajčešće su u obliku sola ili gela, emulzija ili supsenzija, i aerosolaerosola

•• u terapeutske svrhe (kao farmaceutski dozirani oblici) i u terapeutske svrhe (kao farmaceutski dozirani oblici) i sistemi za povećanje stabilnosti farmaceutskog oblika sistemi za povećanje stabilnosti farmaceutskog oblika

(npr. sprečavanje flokulacije kod suspenzija)(npr. sprečavanje flokulacije kod suspenzija)

•• stabilnost npr. tableta i granula (oblaganje odgovarajućom disperzijom koja čini film)

• povećanje rastvorljivosti farmaceutski aktivne komponente (za pripremu efikasnog i kvalitetnog leka i za porast njegove bioraspoloživosti)



7

13

Međusobno se razlikuju po: � strukturi� hemijskoj prirodi� sposobnosti da obrazuju čestice

složenijih oblika


Zajednička osobina koloida je da grade ČESTICE ODREĐENE VELIČINE

Koloidno-disperzni sistem (disperzija)

14

PODELA DISPERZNIH SISTEMA

PPrema:� prečniku dispergovanih čestica� broju atoma� obliku dispergovanih čestica� agregatnom stanju disperzne faze i disperznog sredstv a



8

1. Podela prema PREČNIKU čestica

PesakFarmaceutske

emulzije i suspenzije

<<<< 107>>>> 100Grubo disperzniheterogen

Koloidno AgPrirodni i sinteti čki

polimeri

109−−−− 1071−−−−100Koloidno disperzni (sôl)heterogen

Glukoza, joni, molekuli

>>>> 109<<<< 1Visokodisperzni(homogeni, pravi rastvori)

PrimerStepen disperznosti(1/d) m −−−−1

Prečnik(nm)

Sistem

*primenjiva samo na čestice sfernog oblika

suspenzija

koloidna disper. rastvor

16

1 a. Podela disperznih sistema prema BROJU atoma

� visoko disperzni sistemi (< 10 3 atoma)� koloidni disperzni sistemi (10 3 −−−− 109 atoma)� grubo disperzni sistemi (> 10 9 atoma)

*opštija jer važi i za čestice koje nisu sfernog oblika



9

17

Pregled karakteristi čnih osobine pravih rastvora, koloidnih disperzija i grubo-disperznihsistema

Obično mutneObično bistre ili opalescentneBistri8.

PolidisperzniPolidisperzni, ili monodisperzniMonodisperzni7.

Ne pokazuju Braunovokretanje

Pokazuju Braunovo kretanjePokazuju Braunovokretanje

6.

Ne pokazuju Tindalov efekatČestice rasipaju svetlost (pokazuju Tindalov efekat)

Čestice ne rasipaju svetlost

5.

Ne prolaze kroz filter papir, kao ni membrane

Prolaze kroz filter papir, ali ne kroz membrane

Prolaze kroz filter papir i membrane

4.

Ne difunduju i ne dijalizujuDifunduju veoma polako, ne dijalizuju(dijalizuju najmanje čestice i to

vrlo polako)

Difunduju i dijalizuju3.

Čestice su vidljive običnim mikroskopom

Čestice se ne vide običnim mikroskopom (vide se ultramikroskopom, ili

elektronskim)

Čestice se ne vide elektronskim mikroskopom

2.

Prečnik čestica >100 nmPrečnik čestica 1−100 nmPrečnik čestica <1 nm1.

Grubo-disperzni sistemKoloidne disperzijePravi rastvori(molekulski)

18

Disperzni sistemi imaju ENORMNO veliku površinu u odnosu na površinu velikih čestica iste zapremine

1 cm

1 cm

N 1 1018

P1, cm2 6×a2 = 6 6×10−12

P, cm2 N×P1= 6 6×106

10 nm

10 nm = 10 −−−−6 cm



10

19

2. Podela disperznih sistema prema OBLIKU dispergovanihčestica

� globularni (čestice oblika nepravilnih kugli)

� lamelarni (−ll − lamela)

� štapićasti (−ll − fibrila (štapića))

3. Podela disperznih sistema prema AGREGATNOM stanju DF I DS (ista kao kod koloida)

Od oblika i veli čine zavise fizi čko-hemijske osobine!!!

koloidno zlato

20

PODELA KOLOIDNIH SISTEMAPODELA KOLOIDNIH SISTEMA

PPrema:� solvataciji� agregatnom stanju DF i DS� obliku dispergovanih čestica� vrsti disperzne faze� elektri čnim osobinama� povratnosti koagulacije



11

21

� Podela prema SOLVATACIJI (afinitetu dispergovanih čestica prema DS (rastvaraču))

dodavanje elektrolita smanjuje KMK; pri visokim c elektrolita dolazi do isoljavanja

disperzije su nestabilne

uglavnom su stabilniStabilnost

kada je cPAM > KMK spontano

Čestice DF ne disperguju spontano (potrebne suodređene procedure)

disperguju spontano (direktnim mešanjem) formirajući koloidni sistem

Formiranje

hidrofilni (lipofilni) delovi su solvatizovani u zavisnosti od DS

Između čestica i DS mala, ili neznatna interakcija

Molekuli DF su solvatizovani

Struktura

micele malih organskih molekula, ili jona, koloidnih dimenzija

neorganske čestice (Au, Ag) koloidnih dimenzija

veliki organski molekuli koloidnih dimenzija

DF

ASOCIJATIVNI (MICELARNI)

LIOFOBNILIOFILNI

22

Uporedni prikaz osobina koloidnih sôlova

PokazujuPokazujuNe pokazujuTindalov efekat

σ ↓ sa ↑koncentracije PAM

= σ DSManji od σ DSPovršinski napon

η DS se ↑ sa ↑koncentracije PAM, tj. povećanjem broja micela i njihove asimetrije

η DS se malo povećava u prisustvu liobofnihkolidnih čestica koje su nesolvatizovane i asimetrične

η DS se ↑ zbog prisustva DF

pri dovoljno velikoj koncentraciji sistema dobija se gel

Viskoznost

ASOCIJATIVNILIOFOBNILIOFILNI

KOLOID

Zavisi od oblika čestica (sferne manju, linearne ve ću viskoznost (linearni makromolekuli u sirupima))

Sôl – koloidno-disperzni sistemuglavnom se odnosi na liofobne koloidne disperzije

Na ηηηη uti če (osim c, veli čina, oblik, naelektrisanje čestice, liofilnost, liofobnost)



12

23

� Podela prema AGREGATNOM STANJU disperzne faze i disperznog sredstva

najčešći: DS voda −−−− koloidni sôl

Sunđer, šećerna pena

Puter, žele, đžem, sir

Minerali, staklo, biser, opal, zlato

Čvrste pene

Čvrsta emulzija

Čvrsti sôli

Gas

Tečno

Čvrsto

Čvrsto

Pena na pivu, pena od belanceta, pena za gašenje

Mleko, majonez, šamponi, kreme

Skrob u vodi, krv, boje, ćelijski fluidi, proteini u vodi, želatin u vodi

Pene

Sôl, mikroemulzija

Sôl, lateks

Gas

Tečno

Čvrsto

Tečno

Magla, oblaci

Smog, olujna prašina

Tečni aerôsoli

Aerosôl čvrstih čestica

Tečno

Čvrsto

Gas

PRIMERINAZIV KOLOIDNOG

SISTEMA

DISPERZNA FAZA

DISPERZNO SREDSTVO

24

� Ostale podele koloidnih sistema

Povratni (reverzibilni)čestice se posle izdvajanja iz rastvora (koagulacije, precipitacije) ponovo mogu, u istom obliku, prevesti u rastvor (rastvaranjem); uglavnom liofilne čestice (naelektrisane, ili nenaelektrisane i solvatisane čestice

Nepovratni (ireverzibilni)čestice se posle taloženja ne mogu prevesti u prethodno koloidno stanje dodatkom DS; uglavnom liofobni koloidi(klasične disperzije) sa naelektrisanim nesolvatisanim česticama

Povratnostikoagulacije

Solvatokratni (izostabilni)uglavnom liofilni; gubitkom naelektrisanja ostaju u rastvoru, jer ih u taloženju sprečava solvatni omotač

Elektrokratni (izolabilni)uglavnom liofobni soli (dispergovani u nerastvaraču; gubitkom naelektrisanja se izdvajaju iz rastvora tj. talože

Električnim osobinama

Koloidne čestice mogu biti i neorganskog i organskog porekla

Organosoli(tečni medijum je organski rastvarač)

Hidrosoli(disperzije u vodi)

Vrsti DS

Podela prema:



Documents

1 Koloidni Sistemi-podela i Klasifikacija