Click here to load reader

Termodynamika zjawisk powierzchniowych · PDF file Termodynamika zjawisk powierzchniowych 3.6.1. Termodynamika fazy powierzchniowej 3.6.2. Zjawisko sorpcji 3.6.3. Adsorpcja fizyczna:

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Termodynamika zjawisk powierzchniowych · PDF file Termodynamika zjawisk powierzchniowych...

  • Termodynamika zjawisk powierzchniowych

    3.6.1. Termodynamika fazy powierzchniowej

    3.6.2. Zjawisko sorpcji

    3.6.3. Adsorpcja fizyczna: izoterma Langmuira oraz BET

    3.6.4. Zjawiska przylegania

  • ZJAWISKA POWIERZCHNIOWE

    Interfejsy:

    gaz – ciało stałe

    gaz – ciecz

    ciecz – ciecz

    ciecz – ciało stałe

    Bodziec termodynamiczny wprowadza gradient stężenia w obszarze

    międzyfazowym.

    Skutki:

    - sorpcja (fizyczna lub chemiczna)

    - napięcie powierzchniowe

    - zjawiska fizyczne: adhezja,kohezja, włoskowatość, menisk, …

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 23.6. Zjawiska powierzchniowe

  • ZJAWISKA POWIERZCHNIOWE

    Termodynamika jednorodnej fazy powierzchniowej

    Oddziaływania międzycząsteczkowe

    w przypadku cząsteczki we wnętrzu

    fazy i na jej powierzchni

    Właściwa powierzchniowa energia

    swobodna granicy faz:

     

      

    VTs

    F

    ,

    A

    B

    C

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 33.6. Zjawiska powierzchniowe

  • Funkcje termodynamiczne fazy powierzchniowej

    właściwa energię

    wewnętrzną granicy faz:

    właściwa entropia

    granicy faz (powierzchni)

    VT s

    U

    ,12  

      

    VT s

    S

    ,12  

      

    TSFU 

    VTVTVT s

    S T

    s

    F

    s

    U

    ,12,12,12  

      

     

      

     

      

    VT

    F S 

      

     

    VVT T

    T s

    U  

      

     

      

     12 12

    ,12

     

      powelpowelconstTVpow QWdU ,,, 

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 43.6. Zjawiska powierzchniowe

  • Równanie nadmiaru Gibbsa

     

    pT aRT

    a

    ,2

    21

    2  

      

     

     fundamentalne dla chemii fizycznej zjawisk powierzchniowych

    równanie adsorpcji Gibbsa.

    Wnioski:

     Jeśli substancja rozpuszczona obniża napięcie powierzchniowe

    rozpuszczalnika, to cząsteczki jej gromadzą się na swobodnej powierzchni

    roztworu

     Jeśli natomiast cząsteczki substancji podwyższających napięcie

    powierzchniowe „uciekają" z powierzchni do wnętrza cieczy

    Równanie Gibbsa wyjaśnia też, dlaczego efekt obniżania napięcia

    powierzchniowego jest zawsze znacznie większy, niż efekt przeciwny.

    Substancje powierzchniowo czynne adsorbując się na powierzchni cieczy

    modyfikują ją w stopniu znacznie większym, niż czynią to związki

    zwiększające napięcie powierzchniowe

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 53.6. Zjawiska powierzchniowe

  • Linia przerywana odpowiada czystemu rozpuszczalnikowi

    Lina I – krzywa opisująca zachowanie się liofilowych substancji. Np. Sole

    w roztworze wodnym, których adsorpcja jest ujemna na granicy woda-

    powietrze.

    Lina II – zachowanie się substancji liofobowych w stosunku do warstwy

    objętościowej.

    Lina III – związki powierzchniowo czynne – o wysokiej aktywności

    powierzchniowej

    Nadmiar Gibbsa

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 63.6. Zjawiska powierzchniowe

  • N +

    Br

    O S

    O

    O O

    Na +

    anionowe

    kationowe

    Co to są związki powierzchniowo czynne?

    Jonowe

    Niejonowe

    Część hydrofilowaCzęść hydrofobowa

    O O

    O O

    O O

    Środki piorące, mydła

    Leki

    Piany

    Flotacja

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 73.6. Zjawiska powierzchniowe

  • Surfactant in Solution (M)

    0.0 2.0e-4 4.0e-4 6.0e-4 S

    u rf

    ac ta

    n t S

    o rb

    ed (

    m o l/

    m 2 )

    0.0

    5.0e-7

    1.0e-6

    1.5e-6

    2.0e-6

    2.5e-6

    NPE 10 na żelu krzemionkowym

    CMC

    OO O

    OO

    O O

    OOO

    O O

    OO

    OO O

    O O

    O O

    OO

    O O

    OO O

    O O

    O OO

    O

    O

    OO O

    O O

    O O

    O O

    OOOO O

    O OOOO

    OO

    OO O O

    O O O

    OO

    OO

    O O O

    OOOOOOO

    OO O

    O O

    O O

    OO

    OO

    OO

    O

    O OO O

    O O

    O

    OO O

    O O

    O O

    OO

    O OO O

    O

    OO O

    OO

    O

    O

    O O

    O OOO

    O

    OO

    O O

    O O

    O

    O O

    OO

    OO

    O

    O O

    O O

    OO O

    OO O

    O O

    O

    O

    OO O

    O O O

    O

    O O

    O OO O O

    OO O

    OO

    O O

    O O

    O OOO

    O

    O O

    O O

    O O

    O

    OO O

    OO

    O O

    OOO

    O O

    OO

    OO O

    O O

    O O

    OO

    O O

    OO O

    O O

    O OO

    O

    O

    OO O

    O O

    O O

    O O

    OOOO O

    O OOOO

    OO

    OO O O

    O O O

    Agregaty powierzchniowe (Hemimicele/Admicele)

    Adsorpcja na powierzchniach stałych

    Co to są związki powierzchniowo czynne?

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 83.6. Zjawiska powierzchniowe

  • OO O

    OO

    O O

    OOO

    O O

    OO

    OO O

    O O

    O O

    OO

    O O

    OO O

    O O

    O OO

    O

    O

    OO O

    O O

    O O

    O O

    OOOO O

    O OOOO

    OO

    OO O O

    O O O

    OO O

    O O

    O O

    OO

    OO

    OO

    O

    O OO O

    O O

    O

    OO O

    O O

    O O

    OO

    O OO O

    O

    OO O

    OO

    O

    O

    O O

    O OOO

    O

    OO

    O O

    O O

    O

    O O

    OO

    OO

    O

    O O

    O O

    OO O

    OO O

    O O

    O

    O

    OO O

    O O O

    O

    O O

    O OO O O

    OO O

    OO

    O O

    O O

    O OOO

    O

    O O

    O O

    O O

    O

    OO O

    OO

    O O

    OOO

    O O

    OO

    OO O

    O O

    O O

    OO

    O O

    OO O

    O O

    O OO

    O

    O

    OO O

    O O

    O O

    O O

    OOOO O

    O OOOO

    OO

    OO O O

    O O O

    N N

    O

    OH

    O

    CH 3

    CH 2

    CH 3

    Umożliwia rozpuszczanie związków chemicznych w warstwie

    powierzchniowej przy znacznie mniejszym stężeniu związków

    powierzchniowo czynnych. Zjawiskom to wywołuje zmianę zdolności

    transportowych poprzez wzrost powinowactwa do powierzchni stałej.

    Rozpuszczalność w warstwach powierzchniowych

    Co to są związki powierzchniowo czynne?

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 93.6. Zjawiska powierzchniowe

  • Rozpuszczalne w wodzie związki chemiczne (np. farmaceutyki)

    Powstawanie warstw podwójnych

    Co to są związki powierzchniowo czynne?

    Tworzone są przez nierozpuszczalne w wodzie związki

    powierzchniowo czynne.

    Umożliwiają transport środków polarnych lub niepolarnych

    przez otoczenie o odmiennych charakterze fizyko-chemicznym.

    Wykład z Chemii Fizycznej str. 3.6 / 103.6. Zjawiska powierzchniowe

  • Zjawisko sorpcji

    Cechy charakterystyczne adsorpcji fizycznej i chemisorpcji

    Adsorpcja fizyczna Chemisorpcja

    Ciepło adsorpcji jest mniejsze niż ok.

    10 kcal/mol.

    Adsorpcja zachodzi praktycznie tylko

    w temperaturze niższej od temperatury

    wrzenia adsorbatu.

     Względny przyrost ilości

    zaabsorbowanego gazu zwiększa się

    z każdym kolejnym przyrostem jego

    ciśnienia względnego.

    Wielkość adsorpcji zależy raczej

    od adsorbatu niż od adsorbentu.

    Proces adsorpcji nie jest zwiazany z

    uchwytną pomiarowo energią aktywacji.

    Adsorpcja jest wielowarstwowa.

    Ciepło sorpcji większe niż 20 kcal/mol.

    Adsorpcja może zachodzić w wysokiej

    temperaturze.

    Względny przyrost ilości

    zaadsorbowanego gazu zmniejsza się

    z każdym kolejnym przyrostem jego

    ciśnienia względnego.

    Wielkość adsorpcji jest

    charakterystyczna zarówno dla

    adsorbatu, jak i dla adsorbentu.

    Proces adsorpcji może być związany

    z energią akt

Search related