Samenvatting FTBII Fysische chemie

Hoorcollege 2 Hinrichs



Fysische Chemie
 Rheologie → stromingsleer
 Faseleer
 Oppervlakken en grensvlakken
 Disperse systemen
o Colloïden
o Suspensies
o Emulsies


Rheologie
- Newtonse vloeistoffen
dv
Schuifspanning (shear stress, τ) is recht evenredig met de snelheidgradiënt (shear rate, =D ),
dy
dus: τ ~D, evenredigheidsfactor is de dynamische viscositeit, η.
τ
En dus τ =η∗D en η= < deze geldt altijd‼
D
De viscositeit, η, is dus een maat voor de weerstand tegen vloei.




Y-as → het gemeten, X-as → het aangebrachte.
Deze grafiek is karakteristiek voor een newtonse vloeistof

Oplossing:
Aanname → diameter opgelost molecuul ≫≫ diameter oplosmiddel molecuul
Het opgelost molecuul gedraagt zich dus als een deeltje ten opzichte van het oplosmiddel molecuul.




Het deeltje kan zich op twee manieren gedragen in de oplossing. Het kan niet-roteren en beweegt
zich eenparig voort. Bij eenzelfde schuifspanning krijg je minder stroming, dus een kleinere
snelheidsgradiënt. Dus een verhoging van de viscositeit.
Bij het deeltje dat roteert,kost dit energie, want je creeert een extra beweging in de oplossing. Je
moet hierdoor extra schuifspanning aanbrengen om dezelfde totale flow te krijgen. Dus dit verhoogt
ook de viscositeit.

Meten van de viscositeit: (3 manieren, nu 2, laternog 1)

,Hoorcollege 2 Hinrichs


- Capillaire viscosimeter
Je vult het reservoir met de vloeistof waarvan je de viscositeit wil bepalen. Je zet bovenin links druk
erop, zodat de vloeistof gaat lopen en deels in het volgende reservoir komt. Door de druk te verlagen
loopt de vloeistof weer terug door het capillairtje. Je kan dan meten hoe lang het duurt voordat het
reservoir weer leeg loopt.
η
doorlooptijd :t=
ρ∗C
C → apparaatconstante
ρ → dichtheid van de vloeistof
η → viscositeit
t→ doorlooptijd
dus: η=Cρt

C bepalen met vloeistof met bekende viscositeit
η1 η2
=
ρ1 t 1 ρ2 t 2
- Kogel viscosimeter
De kogel ondervindt drie verschillende krachten:
 Zwaartekracht (constant, naar onder gericht)
π
o F g= d 3p ρvs g
6
 Opwaartse kracht (constant, naar boven gericht)
π
o Fup= d 3p ρvl g
6
 Wrijving (afhankelijk van snelheid,naar boven gericht)
o F f 3 d p πvη
Als er sprake is van een evenwicht van krachten, dan is er een constante snelheid.
Evenwicht van krachten: F g=F up+ F f

d 2 ( ρvs −ρvl ) g
De wet van STokes: η=
18 v
→ dp → diameter bol
→ ρvs → dichtheid bol
→ ρvl →dichtheid vloeistof
→ v → sedimentatie snelheid
→ η → viscositeit

, Hoorcollege 2 Hinrichs



Samenvattend Newtonse vloeistoffen
schuifspanning ( τ )
=viscositeit ( η )=constant
snelheidsgradiënt ( D )
Er is altijd sprake van viscositeit. Deze is bij newtonse vloeistoffen altijd constant
Voorbeelden:
- Vloeistoffen met laag molecuulgewicht
- Oplossingen met laag molecuulgewicht opgeloste stoffen
- Laag geconcentreerde polymeeroplossingen

- Niet-newtonse vloeistoffen
schuifspanning ( τ )
=viscositeit ( η ) ≠ constant
snelheidsgradiënt ( D )
De viscositeit van een niet-newtonse vloeistof bestaat niet, maar er is sprake van een
schijnbare(apparent) viscositeit.
Voorbeelden zijn:
 Vloeistoffen met hoog molecuulgewicht
 Hoog geconcentreerde polymeeroplossingen
 Suspensies
 Emulsies

Plastische stroming:
De vloeistof bij snelheidsgradiënt 0 gedraagt zich niet als een vloeistof, maar als een vaste stof →
zwichtspanning (yield stress)




Omdat de rechte lijn niet door de oorsprong loopt, zal de viscositeit niet gelijk blijven,maar neemt
deze af.

Plastische stroming van een gecrosslinkte polymeeroplossing