Inhoud

Kolloïdchemie bestudeert eigenschappen, vorming en stabiliteit van hoogdisperse systemen. Daarvoor moet men de fysische chemie van de interfase begrijpen. Belangrijk zijn oppervlaktespanning en de rol van tensioactieve stoffen. De contacthoek wordt besproken, met toepassingen in detergentie en flotatie. Druk en oplosbaarheid aan gekromde interfases worden beschreven door de wetten van Young-Laplace en Kelvin. Deze laten ook toe de basis van porosimetrie te begrijpen. Tweedimensionele films worden bekeken, met concepten zoals filmdruk en Langmuir Blodgett films. Vorming en toepassing van micellen wordt besproken. Stapeling van micellen leidt tot vloeibaar kristallijne fasen. Deze worden bestudeerd met DSC, SAXD en polarizatiemicroscopie.

Vervolgens bestuderen we technieken voor bepaling van partikelgrootte (number, mass average), zoals sedimentatie en centrifugatie, dark field microscopie, (environmental) SEM en TEM, en AFM. Basisconcepten van lichtverstrooiing worden behandeld, met Rayleigh en Debye verstrooiing. Voor statische lichtverstrooiing introduceren we hoekafhankelijkheid, scattering lengte, turbiditeit en bepaling van fractaaldimensies. Dynamische lichtverstrooiing (DLS, PCS) kan worden gebruikt voor bepaling van diffusiecoëfficiënten, diameter van partikels, vesikels, etc.
Reologie van hoogverdeelde systemen komt aan bod wegens haar intrinsiek technologisch belang, en wegens haar nut voor deeltjeskarakterisatie. We bekijken de Einstein-wet en de mogelijke afwijkingen ervan, viscoëlectrische effecten, viscositeit van polymeeroplossingen zoals uitgedrukt in de Staudinger-wet. Dit veronderstelt basiskennis van polymeeroplossingsfysica ('goede' solventen, theta temperatuur).
Daarna bekijken we elektrische effecten op kolloïdale deeltjes (isomorfe substitutie; point of zero charge, pzc). Verschillende benaderingen van de elektrische dubbellaag worden voorgesteld (Debye-Hückel, Gouy-Chapman). Methodes voor bepaling van oppervlaktelading en -potentiaal, zeta potentiaal, isoëlektrisch punt (iep) en de relatie iep-pzc worden bekeken.
Kolloïdale stabiliteit kan gebaseerd zijn op elektrische effecten, zoals in de DLVO-theorie, of op effecten van polymeren. Sterische (de)stabilisatie komt aan bod. Dit brengt ons tot flocculatiekinetiek, en het verband met structuur van aggregaten.
Ten slotte worden de basisconcepten met geselecteerde topics geïllustreerd: schuimen en emulsies, met bijzondere aandacht voor levensmiddelensystemen (Gibbs Marangoni effecten, zwarte films, antischuimmiddelen), emulsie en suspensiepolymerisatie en kolloïdale aspecten van bereiding van farmaceutische, cosmetische en een aantal andere technische producten.

Studiemateriaal

Cursustekst: Kolloïdchemie (2013), D. De Vos via LBK-cursusdienst.
Zie Toledo voor slides en extra informatie.

Toelichting werkvorm

Interactief hoorcollege

Inhoud

Het practicum omvat numerieke oefeningen, en een individuele studie van een artikel dat de basisconcepten van de kolloïdchemie gebruikt in een typisch toepassingsdomein (waterzuivering, bodemsanering, voedingstechnologie, nanotechnologie, biofysica of interfasechemie).

Studiemateriaal

Een oefeningenbundel met opgaven van vraagstukken wordt ter beschikking gesteld.
Zie Toledo voor oefeningen met oplossingen en extra informatie.

Toelichting werkvorm

Onder begeleiding worden in kleine groepen oefeningen gemaakt.