Kolloidkemi

Pharmaceutical chemistry (PC) represents a dynamic field of research that plays a pivotal role in the development of life-saving pharmaceuticals. PC is a precise science: One needs to rely on the accuracy of previous discoveries that have provided massive amount of precious information and databases as a solid foundation to move forward. PC is also an art where the artist uses a subtle mixture of knowledge, experimental learning, creativity, intuition, boldness, and serendipity to paint the right canvas. Nature often serves as a stimulus for pharmaceutical chemists. Many drugs are derived from natural compounds found in plants, fungi, or microorganisms. Chemists study these natural sources, seeking inspiration to design synthetic molecules that mimic the therapeutic properties of the originals while optimizing their characteristics. Francis Collins, geneticist and expert in the pharmaceutical industry, explains that the molecular cause of 4,000 diseases is no longer a secret to humanity, but there are only treatments available for 250 of them. Therefore, the world requires more professionals who can produce better medicines and solve more needs. For this reason, it is urgent to discover a new system, new drugs, better industrial processes and faster responses for rare and complex diseases. That is the importance and need for more students in love with PC. It is the author's wish that volumes 1 and 2 of this series may serve as motivation for students who intend to get started in the exciting world of drug design, synthesis and development. There is no nobler objective than improving health and quality of life of the human race. The unprecedented increase in human life expectancy, which has almost doubled in a hundred years, is mainly due to drugs and to those who discovered them. It is more important to create awareness in the student that he/she is responsible for his own learning and not simply a passive consumer of information. In this way we will be able to train versatile professionals with an attitude of transformative social change. Drug Design and Action is trated in a separate volume ISBN 978-3-11-131654-3.

The thesis presents a systematic study of the Mpemba effect in a colloidal system with a micron-sized particle diffusing in a water bath. While the Mpemba effect, where a system's thermal relaxation time is a non-monotonic function of the initial temperature, has been observed in water since Aristotle's era, the underlying mechanism of the effect is still unknown. Recent studies indicate that the effect is not limited to water and has been studied both experimentally and numerically in a wide variety of systems. By carefully designing a double-well potential using feedback-based optical tweezers, the author demonstrates that an initially hot system can sometimes cool faster than an initially warm system. The author also presents the first observation in any system of another counterintuitive effect-the inverse Mpemba effect-where the colder of the two samples reaches the thermal equilibrium at a hot temperature first. The results for both the observations agree with theoretical predictions based on the Fokker-Planck equation. The experiments reveal that, for carefully chosen conditions, a strong version of both of the effects are observed where a system can relax to the bath temperature exponentially faster than under typical conditions.

This book provides an excellent platform for understanding the chemical processes involved in food transformation. Starting with the examination of major food components, such as water, carbohydrates, lipids, proteins and minerals, the author further introduces the biochemistry of digestion and energy metabolism of food ingredients. The last section of the book is devoted to modern food technologies and their future perspectives.

This concise book covers fundamental principles of colloidal self-assembly and overviews of basic and applied research in this field, with abundant illustrations and photographs. Experimental and computer simulation methods to study the colloidal self-assembly are demonstrated. Complementary videos "Visual Guide to Study Colloidal Self-Assembly" on the research procedures and assembly processes are available via SpringerLink to support learning.The book explains basic elements of mechanics and electromagnetism required to study the colloidal self-assembly, so that graduate students of chemistry and engineering courses can learn the contents on their own. It reviews important research topics, including the authors' works on the colloidal self-assembly of more than 30 years¿ work. The principal topics include: (1) crystallization of colloidal dispersions, with the emphasis on the role of surface charges, (2) fabrication of large and high-quality colloidal crystals by applyingcontrolled growth methods, (3) association and crystallization by depletion attraction in the presence of polymers, (4) clustering of colloidal particles, especially those in oppositely charged systems, and (5) two-dimensional colloidal crystals. Furthermore, it covers (6) applications of colloidal crystals, ranging from cosmetics to sensing materials. We also describe space experiments on colloidal self-assembly in the International Space Station.This book will interest graduate school students in colloid and polymer science, pharmaceutics, soft matter physics, material sciences, and chemical engineering courses. It will also be a useful guide for individuals in academia and industry undertaking research in this field.

The only text to provide a thorough and appealing introduction to the science of finely dispersed matter in the form of colloids.

Kapitel 1 Allgemeine EinführungDefinition von Emulsionen und die Rolle des Emulgators. Klassifizierung aufgrund der Art des Emulgators. Klassifizierung auf der Grundlage der Struktur des Systems. Allgemeine Instabilitätsprobleme bei Emulsionen: Kremierung/Sedimentation, Ausflockung, Ostwald-Reifung, Koaleszenz und Phasenumkehr. Bedeutung von Emulsionen in verschiedenen industriellen Anwendungen.Kapitel 2 Thermodynamik der Emulsionsbildung und -zersetzungAnwendung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik auf die Emulsionsbildung: Gleichgewicht von Energie und Entropie und nicht-spontane Bildung von Emulsionen. Zersetzung der Emulsion durch Ausflockung und Koaleszenz in Abwesenheit eines Emulgators. Die Rolle des Emulgators bei der Verhinderung von Ausflockung und Koaleszenz durch die Schaffung einer Energiebarriere, die sich aus den Abstoßungsenergien zwischen den Tröpfchen ergibt.Kapitel 3 Wechselwirkungskräfte zwischen EmulsionströpfchenVan-der-Waals-Anziehung und ihre Abhängigkeit von der Tröpfchengröße, der Hamaker-Konstante und dem Abstand zwischen den Tröpfchen. Elektrostatische Abstoßung aufgrund des Vorhandenseins elektrischer Doppelschichten und ihre Abhängigkeit vom Oberflächenpotential (oder Zeta-Potential) und der Konzentration und Wertigkeit des Elektrolyten. Kombination der van-der-Waals-Anziehung mit der Doppelschichtabstoßung und der Theorie der Kolloidstabilität. Sterische Abstoßung aufgrund der Anwesenheit adsorbierter nichtionischer Tenside und Polymere. Kombination der van-der-Waals-Attraktion mit der sterischen Abstoßung und die Theorie der sterischen Stabilisierung.Kapitel 4 Adsorption von Tensiden an der Öl/Wasser-GrenzflächeThermodynamische Analyse der Adsorption von Tensiden und die Gibbs'sche Adsorptionsisotherme. Berechnung der Menge der Tensidadsorption und der Fläche pro Tensidmolekül an der Grenzfläche. Experimentelle Techniken zur Messung der Grenzflächenspannung.Kapitel 5 Mechanismus der Emulgierung und die Rolle des EmulgatorsBeschreibung der Faktoren, die für die Verformung der Tröpfchen und ihr Auseinanderbrechen verantwortlich sind. Rolle des Tensids bei der Verhinderung der Koaleszenz während der Emulgierung. Definition der Gibbs'schen Dilatationselastizität und des Marangoni-Effekts bei der Verhinderung der Koaleszenz.Kapitel 6 Methoden der EmulgierungRohrströmung, statische Mischer und Hochgeschwindigkeitsrührer (Rotor-Stator-Mischer). Laminare und turbulente Strömung. Emulgieren mit Membranen. Hochdruckhomogenisatoren und Ultraschallverfahren.Kapitel 7 Auswahl der EmulgatorenDas Hydrophil-Lipophil-Gleichgewicht (HLB) und seine Anwendung bei der Auswahl von Tensiden. Berechnung der HLB-Zahlen und die Auswirkungen der Art der Ölphase. Die Methode der Phaseninversionstemperatur (PIT) zur Auswahl von Emulgatoren. Die Methode des Kohäsionsenergieverhältnisses für die Emulgatorauswahl.Kapitel 8 Aufrahmung/Sedimentation von Emulsionen und ihre VerhinderungTriebkraft für die Cremation/Sedimentation: Einfluss der Schwerkraft, der Tröpfchengröße und des Dichteunterschieds zwischen Öl und kontinuierlicher Phase. Berechnung der Cremierungs-/Sedimentierungsrate in verdünnten Emulsionen. Einfluss der Erhöhung des Volumenanteils der dispersen Phase auf die Kremierungs-/Sedimentationsrate. Verminderung der Kremierung/Sedimentation: Gleichgewicht der Dichte der beiden Phasen, Verringerung der Tröpfchengröße und Wirkung der Zugabe von "Verdickungsmitteln".Kapitel 9 Ausflockung von Emulsionen und ihre VerhinderungFaktoren, die die Ausflockung beeinflussen. Berechnung der schnellen und langsamen Ausflockungsrate. Definition des Stabilitätsverhältnisses und seine Abhängigkeit von der Elektrolytkonzentration und der Wertigkeit. Definition der kritischen Koagulationskonzentration und ihre Abhängigkeit von der Elektrolytauflösung. Verringerung der Ausflockung durch Verstärkung der Abstoßungskräfte.Kapitel 10 Ostwald-Reifung und ihre VerringerungFaktoren, die für die Ostwald-Reifung verantwortlich sind: Unterschiedliche Löslichkeit zwischen kleinen und großen Tropfen und die Kelvin-Gleichung. Berechnung der Rate der Ostwald-Reifung. Verringerung der Ostwald-Reifung durch Zugabe einer kleinen Menge hochunlöslichen Öls. Verringerung der Ostwald-Reifung durch die Verwendung von stark adsorbierten polymeren Tensiden und Erhöhung der Gibbs-Elastizität. Kapitel 11 Emulsionskoaleszenz und ihre Verhinderung der Emulsionskoaleszenz: Verdünnung und Unterbrechung des Flüssigkeitsfilms zwischen den Tröpfchen. Das Konzept des Trennungsdrucks zur Verhinderung der Koaleszenz. Methoden zur Verringerung oder Beseitigung der Koaleszenz: Verwendung von gemischten Tensidfilmen, Verwendung von lamellaren flüssigkristallinen Phasen und Verwendung von polymeren Tensiden.Kapitel 12 Phaseninversion und ihre VerhinderungUnterscheidung zwischen katastrophaler und transienter Phaseninversion. Einfluss des dispersen Volumenanteils und der HLB-Zahl des Tensids. Erläuterung der für die Phaseninversion verantwortlichen Faktoren.Kapitel 13 Charakterisierung von EmulsionenMessung der Tröpfchengrößenverteilung : Optische Mikroskopie und Bildanalyse. Phasenkontrast- und PolarisationsmikroskopieBeugungsmethoden. Konfokale Lasermikroskopie. RückstreuungsmethodenKapitel 14 Industrielle Anwendung von Emulsionen14.1 Anwendung in der Pharmazie14.2 Anwendung in der Kosmetik14.3 Anwendung in der Agrochemie14.4 Anwendung in der Farbenindustrie14.5 Anwendung in der Ölindustrie

Tenside sind oberflächenaktive Stoffe, Moleküle, die eine wichtige Rolle in Emulsionen, Suspensionen und Schäumen spielen. Sie finden breite Anwendung in der Körperpflege, Kosmetik, Pharmazie, Agrochemie und Lebensmittelindustrie. Ihre Klassifizierung, ihre physikalischen Eigenschaften, ihr Phasenverhalten, ihre Wirkungen und Anwendungen werden in diesem Buch praxisnah behandelt.

Formulierungstechnik und Aufbereitung schließt sich der Synthese und Reinigung an, um eine gute Entfaltung eines Wirkstoffes und eine optimale Handels- oder Verkaufsform zu erreichen. Nach einer allgemeinen Einführung, in der die Wechselwirkungskräfte zwischen Partikeln und Tröpfchen, Systeme der Selbstorganisation, polymere Tenside und Nanoemulsionen, befasst sich das Buch mit industriellen Beispielen, die von Schäumen und Seifen bis hin zu Haarpflege-, Sonnenschutz- und Make-up-Produkten reichen. Formulierungen kombiniert Informationen, die sowohl von Formulierungschemikern als auch von Forschern in der kosmetischen Industrie, aufgrund der wachsenden Anzahl von Produkten benötigt werden.

Covering the most recent literature in the field, with special emphasis on the physical mechanisms behind their rheological behaviour, this book demonstrates the controllability of soft matter through an external (magnetic) stimulus.

This book highlights the fabrication of orientation-controlled colloidal quantum well (nanoplatelet) thin films using liquid interface self-assembly. The book details methods for orientation-controlled deposition of CdSe core nanoplatelets for characterization of directional energy transfer in nanoplatelets and layer-by-layer construction of CdSe/CdZnS core/shell nanoplatelets to create optically active waveguides with precisely tunable thickness and excellent uniformity across device scale. It also provides a future outlook for construction of large-scale two- and three-dimensional nanoplatelet superstructures and their incorporation into device fabrication.

This book focuses on the use of nanoemulsion in enhanced oil recovery, along with a brief information about the emulsion and its types and different physico-chemical properties used to analyse the efficiency of the emulsions and nanoemulsions. The author discussed about the nanoemulsion, classification of emulsions and nanoemulsion and use of nanoemulsions in petroleum industry. A special attention has been laid on nanoemulsion and its advantages over commercial product, physico-chemical properties like emulsification, interfacial tension and wettability alteration study as a screening criteria for application in EOR. Given this content, this book offers an assessment for the undergraduate and postgraduate students of petroleum and chemical engineering along with the researchers working in the field of EOR. It is a subject of interest for oil and gas industry professionals.

The chemistry of nanomaterials has developed considerably in the past two decades, and concepts that have emerged from these developments are now well established. The surface modification of nanoparticles is a subject of intense research interest given its importance for many applications across a number of disciplines. This comprehensive guide is the first to be devoted to the surface chemistry of inorganic nanocrystals. Following an introduction to the physical chemistry of surfaces, chapters cover topics such as the surface modification of nanoparticles, water compatible, polymer-based, and inorganic nanocomposites, as well as relevant applications in catalysis, biotechnology and nanomedicine. Highlighting recent advances, Surface Chemistry of Colloidal Nanocrystals provides an integrated approach to chemical aspects related to the surface of nanocrystals. Written by prestigious scientists, this will be a useful resource for students and researchers working in surface science, nanoscience and materials science as well as those interested in the applications of the nanomaterials in areas such as health science, biology, and environmental engineering.