Hoorcollege Suspensies
Disperse systemen
• Disperse systemen bestaan uit deeltjes (gedispergeerde fase) die verdeeld zijn in een
continue fase (‘oplosmiddel’)
• Grootte van de gedispergeerde deeltjes: van moleculen tot deeltjes met een afmeting van
enkele mm.
Dispersies
2 klassen:
• Suspensie: fijne verdeling van een vaste stof in een vloeistof
Dus, je hebt deeltjes in een matrix (niet mengbaar met water) die dus grensvlakken hebben
o Externe toepassing (dermatica, cosmetica)
o Orale toepassingen (bv antibiotica)
o Injecteerbare suspensies (wel kleine deeltjes ivm verstopping bloedvaten)
• Emulsies: fijne verdeling van een vloeistof in een andere vloeistof (olie in water)
De aanwezigheid van grensvlakken is thermodynamisch vaak ongunstig:
Er heerst een grensvlakspanning hierdoor zijn dispersies vaak instabiel
Grensvlakspanning
Dit heerst tussen twee onmengbare fasen:
• Vloeistof-gas (lucht) oppervlaktespanning
• Vloeistof-vloeistof
• Vloeistof-vast
• Vast-vast
• Vast-gas
De naar binnentrekkende kracht is de grensvlakspanning, die ontstaat tussen het verschil in kracht
tussen 2 moleculen (vloeistof, vast, gas) – interactiekracht tussen moleculen
Grensvlakspanning = de arbeid (J) die het kost om een oppervlak met 1m2 te vergroten
In formule: W = y . ΔA
W = hoeveelheid arbeid (J Nm)
ΔA = oppervlak (m2)
y = oppervlaktespanning (in J/m2 Nm/m2 of N/m)
Hoe groter gamma, hoeveel meer energie het kost om het oppervlak te laten vergroten
Hoog polaire moleculen hebben een grote oppervlaktespanning (bv. water)
Apolaire moleculen hebben een lage interactie en dus lage oppervlaktespanning (bv. octaan)
Meer interactiekracht = meer oppervlaktespanning
Consequenties van de oppervlaktespanning
• Moleculen mijden grensvlakken
• Bij een gegeven volume minimaliseert een vloeistof zijn oppervlak/grensvlak
vb. water = druppel (bol) – dit is het meest gunstig want dan hebben ze een groot oppervlak
Kleine druppels vloeien samen tot één grote druppel -> meer oppervlakte
, Bij de bereiding van een suspensie:
• Een hydrofiele vloeistof (bv water) komt niet graag in contact met een (hydrofobe) vaste stof
Er heerst dan namelijk een grote grensvlakspanning
Dus: de vaste stof wordt slecht bevochtigd
• Vaste deeltjes in een vloeistof willen het contact met de vloeistof minimaliseren en hebben
daarom de neiging tot coaguleren (samenklonteren)
Instabiliteit van suspensies:
Slechte bevochtiging vlokken/coaguleren sedimentatie
DIT WIL JE NIET – instabiele suspensie
Tijdens bevochtiging dompel je de vaste deeltjes onder in water, maar de deeltjes zullen elkaar alsnog
opzoeken, waardoor ze samenklonteren.
Bevochtiging van vaste stoffen
• Druppeltje water op vast oppervlak
Slechte bevochtiging: druppel blijft geheel op oppervlak liggen
Goede bevochtiging: druppel trekt in het oppervlak
Hier tussenin kan de druppel deels uitspreiden
contacthoek (pijl) geeft de uitspreiding aan
Door bepaalde krachten komt deze druppel in beweging en kan hij uitspreiden.
3 verschillende fases hebben 3 verschillende grensvlakspanningen. Deze bepalen de uitspreiding van
deze druppel.
• Spanning vast-lucht is ySG, waardoor de druppel naar rechts uitspreid
• Spanning vast-vloeistof is yLS (geel)
• Spanning vloeistof-gas is yLG (roze)
Deze krachten bij elkaar opgeteld is de oppervlaktespanning
Bereken hiermee de netto kracht
Evenwicht is bereikt als:
ySG = yLS + yLG cos0 (wet van Young)
0 = de contacthoek
Disperse systemen
• Disperse systemen bestaan uit deeltjes (gedispergeerde fase) die verdeeld zijn in een
continue fase (‘oplosmiddel’)
• Grootte van de gedispergeerde deeltjes: van moleculen tot deeltjes met een afmeting van
enkele mm.
Dispersies
2 klassen:
• Suspensie: fijne verdeling van een vaste stof in een vloeistof
Dus, je hebt deeltjes in een matrix (niet mengbaar met water) die dus grensvlakken hebben
o Externe toepassing (dermatica, cosmetica)
o Orale toepassingen (bv antibiotica)
o Injecteerbare suspensies (wel kleine deeltjes ivm verstopping bloedvaten)
• Emulsies: fijne verdeling van een vloeistof in een andere vloeistof (olie in water)
De aanwezigheid van grensvlakken is thermodynamisch vaak ongunstig:
Er heerst een grensvlakspanning hierdoor zijn dispersies vaak instabiel
Grensvlakspanning
Dit heerst tussen twee onmengbare fasen:
• Vloeistof-gas (lucht) oppervlaktespanning
• Vloeistof-vloeistof
• Vloeistof-vast
• Vast-vast
• Vast-gas
De naar binnentrekkende kracht is de grensvlakspanning, die ontstaat tussen het verschil in kracht
tussen 2 moleculen (vloeistof, vast, gas) – interactiekracht tussen moleculen
Grensvlakspanning = de arbeid (J) die het kost om een oppervlak met 1m2 te vergroten
In formule: W = y . ΔA
W = hoeveelheid arbeid (J Nm)
ΔA = oppervlak (m2)
y = oppervlaktespanning (in J/m2 Nm/m2 of N/m)
Hoe groter gamma, hoeveel meer energie het kost om het oppervlak te laten vergroten
Hoog polaire moleculen hebben een grote oppervlaktespanning (bv. water)
Apolaire moleculen hebben een lage interactie en dus lage oppervlaktespanning (bv. octaan)
Meer interactiekracht = meer oppervlaktespanning
Consequenties van de oppervlaktespanning
• Moleculen mijden grensvlakken
• Bij een gegeven volume minimaliseert een vloeistof zijn oppervlak/grensvlak
vb. water = druppel (bol) – dit is het meest gunstig want dan hebben ze een groot oppervlak
Kleine druppels vloeien samen tot één grote druppel -> meer oppervlakte
, Bij de bereiding van een suspensie:
• Een hydrofiele vloeistof (bv water) komt niet graag in contact met een (hydrofobe) vaste stof
Er heerst dan namelijk een grote grensvlakspanning
Dus: de vaste stof wordt slecht bevochtigd
• Vaste deeltjes in een vloeistof willen het contact met de vloeistof minimaliseren en hebben
daarom de neiging tot coaguleren (samenklonteren)
Instabiliteit van suspensies:
Slechte bevochtiging vlokken/coaguleren sedimentatie
DIT WIL JE NIET – instabiele suspensie
Tijdens bevochtiging dompel je de vaste deeltjes onder in water, maar de deeltjes zullen elkaar alsnog
opzoeken, waardoor ze samenklonteren.
Bevochtiging van vaste stoffen
• Druppeltje water op vast oppervlak
Slechte bevochtiging: druppel blijft geheel op oppervlak liggen
Goede bevochtiging: druppel trekt in het oppervlak
Hier tussenin kan de druppel deels uitspreiden
contacthoek (pijl) geeft de uitspreiding aan
Door bepaalde krachten komt deze druppel in beweging en kan hij uitspreiden.
3 verschillende fases hebben 3 verschillende grensvlakspanningen. Deze bepalen de uitspreiding van
deze druppel.
• Spanning vast-lucht is ySG, waardoor de druppel naar rechts uitspreid
• Spanning vast-vloeistof is yLS (geel)
• Spanning vloeistof-gas is yLG (roze)
Deze krachten bij elkaar opgeteld is de oppervlaktespanning
Bereken hiermee de netto kracht
Evenwicht is bereikt als:
ySG = yLS + yLG cos0 (wet van Young)
0 = de contacthoek
