Federal Eğitim Ajansı Eğitim kurumu yüksek mesleki eğitim

šKuzbass Devlet Teknik ÜniversitesiŸ

YÜZEY OLGULARI VE DAĞILIM SİSTEMLERİ

Kemerovo 2010

Kim Nina Mihaylovna.Yüzey olayları ve dağınık sistemler [Elektronik kaynak]: tam zamanlı uzmanlık öğrencileri için 240401 šOrganik maddelerin kimyasal teknolojisi Ÿ, 240301 šİnorganik maddelerin kimyasal teknolojisi Ÿ, 240403 šDoğal enerji taşıyıcıları ve karbon malzemelerinin kimyasal teknolojisi Ÿ, 240502 šPlastik ve elastomer işleme teknolojisi Ÿ, 240801 šKimyasal üretim makine ve cihazları N.M. Kim. - Elektron. Dan. Kemerovo:

GÜ KuzGTU, 2010. - 1 elektron. tercih Disk (CD-ROM) ; bw.; 12 cm - Sistem. gereksinimler: Pentium IV ; RAM 8MB; Windows XP; (CD-ROM sürücüsü) ; fare. - Zagl. ekrandan.

Kılavuzun ana hatları Kısa kurs Disiplin üzerine dersler šYüzey olayları ve dağınık sistemlerŸ. Yapışma, ıslanma, adsorpsiyon, yüzeydeki elektriksel olaylar vb. konuların yanı sıra dağılmış sistemlerin temel özellikleri (elektriksel, yapısal-mekanik, optik, moleküler-kinetik), kararlılık ve pıhtılaşma, dağılmış sistemlerin hazırlanması ve saflaştırılması sistemler olarak kabul edilir. Sunulan kılavuz, bu disiplinin mevcut gelişim seviyesini yansıtır, en son edebi kaynakları kullanır. Materyal, öğrencilerin sınava ve teste hazırlanmaları için uygun olan kısa bir biçimde sunulur. Materyalin sunumunun kısalığı, sunumun teorik düzeyinde, netliğinde ve erişilebilirliğinde bir azalmaya yol açmadı.

µ GU KuzGTU µ Kim N.M.

Önsöz………………………………………………………… 6 Giriş………………………………………………………………… … ..7

Bölüm 1. Temel kavramlar ve tanımlar. Dağınık sistemlerin sınıflandırılması …………………………………………………... 8

1.1. Temel kavramlar ve tanımlar…………………………………. sekiz

1.2. Yüzey olaylarının sınıflandırılması………………………… 10

1.3. Dağınık sistemlerin sınıflandırılması ……………………………... 11

Bölüm 2. Yüzey tabakasının termodinamiği ve yapısı …... 14 2.1 Serbest yüzey enerjisi. yüzeysel

gerginlik ………………………………………………………14

2.2. Belirleme yöntemleri yüzey gerilimi …………… 19

2.3. Yüzey gerilimini etkileyen faktörler ………….. 20

2.4. Tek bileşenli bir sistemde faz arayüzünün termodinamiği………………………………………..21

2.5. İç (toplam) özgül yüzey enerjisi. Yüzeyin enerji parametrelerinin sıcaklığa bağımlılığı ……………………………………………………………. 22

2.6. Çözünen maddenin doğasının ve konsantrasyonunun yüzey gerilimi üzerindeki etkisi………………………………………………………23

2.7. Yüzey enerjisinde kendiliğinden azalma ve yüzey tabakasının oluşumu…..……………………29

2.8. Moleküller arası ve arayüzey etkileşimleri. uyum. yapışma. Sıvının ıslanması ve yayılması……………..29

2.8.1. Uyum………………………………………………………. 29

2.8.2. Yapışma …………………………………………………………30

2.8.3. Yapışma süreçlerinin mekanizması……………………………………32

2.8.3. Islatma ………………………………………………… 33

2.8.4. Yapışma işi ile temas açısı arasındaki ilişki………………………... 35

2.8.5. Islatma inversiyonu ……………………………………………37

2.8.6. Flotasyon ……………………………………………………38

Bölüm 3. Adsorpsiyon dengeleri …………………………… 39

3.1. Temel kavramlar ve tanımlar ……………………………….. 39

3.1.1. Adsorpsiyon sınıflandırması …………………………………… 41

3.1.2. Adsorpsiyonun çeşitli parametrelere bağımlılığı …………42

3.3. Gibbs temel adsorpsiyon denklemi ……….. 44

3.4. Sınır çözeltide adsorpsiyon - gaz ………………………….. 46

3.4.1. Gibbs adsorpsiyon izoterm denklemi ……………………. 47

3.4.2. yüzey etkinliği. Duclos-Traube kuralı …….. 49 3.5. Gaz sınırında adsorpsiyon - sağlam ……………….. 53

3.5.1. Henry Yasası ……………………………………………………… 54

3.5.2. monomoleküler adsorpsiyon. Langmuir adsorpsiyon izotermi………………………………………………………….. 56

3.5.3. Langmuir adsorpsiyon izoterm denkleminin analizi ve uygulaması ……………………………………………………………58

3.5.4. Gibbs, Langmuir ve Shishkovsky denklemleri arasındaki ilişki. Yüzey aktif madde çözeltilerinin adsorpsiyon izotermleri ve yüzey gerilimi…………………………………………………… 62

3.5.5. Freindlich denklemi ………………………………………64

3.5.6. Polimoleküler adsorpsiyon teorisi.………………………65

3.5.7. Homojen bir yüzeyde adsorpsiyonun enerji parametreleri………………………………………………………..68

3.5.8. Adsorpsiyon ısısı ………………………………………………….70

3.5.9. Monomoleküler adsorpsiyon kinetiği ……………………….71

3.5.10. Gazların ve buharların gözenekli cisimler üzerinde adsorpsiyonu.

Polyani'nin Potansiyel Teorisi ………………………………….74 3.6. Katı-çözelti arayüzünde adsorpsiyon…………………75

3.6.1. Moleküler adsorpsiyon ………………………………………...75

3.6.2. Güçlü elektrolitlerin adsorpsiyonu……………………………….80

3.6.3. İyon değişimi adsorpsiyonu (iyon değişimi)………………….. 82

4. Bölüm Elektriksel özellikler dispers sistemler ……….. 85 4.1. Elektrokinetik olaylar………………………………….85 4.2. Çift elektrik katmanının oluşum mekanizması

katı fazın sınırında – çözelti…….…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………..88 4.3. Elektriksel çift katmanın yapısı ………………………91

4.4. DES'i etkileyen faktörler ve -potansiyelin değeri ……..93

4.5. Kolloidal misellerin yapısı …………………………………… 95

Bölüm 5. Dağınık sistemlerin kararlılığı ve pıhtılaşması ...... 98

5.1. Temel kavramlar ve tanımlar ……………………………….. 98

5.2. Toplu kararlılık faktörleri …………………………100

5.3. Hidrofobik sistemlerin kararlılık teorisi. DLFO teorisi…102

5.4. Dağınık sistemlerin pıhtılaşması ………………………………… 106

5.5. Elektrolitlerle pıhtılaşma teorisi ……………………………………………………108

5.6. Pıhtılaşma kinetiği ……………………………………………. 109

Bölüm 6. Dağınık sistemlerin moleküler-kinetik özellikleri ……………………………………….116

6.1. Difüzyon ………………………………………………………. 117

6.2. Brown hareketi ………………………………………... 119

6.3. Osmoz ………………………………………………………… 122

6.4. Sedimantasyon. Sedimantasyon analizi ……………………. 123

6.5. difüzyon-sedimantasyon denge………………. 126

Bölüm 7. Dağınık sistemlerin optik özellikleri ………….. 129

7.1. Işığın saçılması ………………………………………………… 129

7.2. Solların ışık emilimi ve renklendirilmesi ……………………………… 131

Bölüm 8. Dağınık sistemlerin yapısal ve mekanik özellikleri ……………………………………...133

8.1. Temel konseptler. Reoloji yöntemi ………………………… 133

8.2. Dağınık sistemlerin sınıflandırılması yapısal ve mekanik özellikler ………………………… 136

8.4. Dispers sistemlerin reolojik özellikleri.

Gerçek ve kolloidal çözeltilerin viskozitesi…………………138

8.5. Yapılandırılmış reolojik özellikler

sıvı sistemler ……………………………………. 144

Bölüm 9. Dağınık sistemlerin elde edilmesi ve saflaştırılması ……………... 146

9.1. Dağınık sistemlerin elde edilmesi …………………………………. 146

9.2. Dağınık sistemlerin saflaştırılması ……………………………………. 148 Önerilen literatür listesi ……………………………… 150

ÖNSÖZ

Bu eğitim özet ders šYüzey olayları ve dağınık sistemlerŸ. Yüzey olayları ve dağınık sistemler (kolloidal kimya), dağınık sistemlerde maddenin dağınık durumunu ve yüzey olaylarını inceleyen geniş bir kimya bilimi alanıdır. öğretici tamamen çakışıyor çalışma programı disiplinler. Kılavuz dokuz bölümden oluşmaktadır. Dersin ilk yarısı yüzey fenomenlerine ayrılmıştır; ikincisi - dağınık sistemlerin özelliklerine. Malzemenin bu sunum dizisi, yüzey olaylarının dağılmış sistemlerin belirli özelliklerinin çoğunu belirlemesinden kaynaklanmaktadır.

Kılavuz, dispers sistemler (yapışma, ıslanma, adsorpsiyon, yüzeydeki elektriksel olaylar vb.), dispersiyon sistemlerinin ana özellikleri (elektriksel, yapısal-mekanik, optik, moleküler-kinetik) ile ilgili olarak yüzey olaylarının temellerini özetlemektedir. stabilite ve pıhtılaşma, dağınık sistemlerin elde edilmesi ve saflaştırılması.

En önemli temel düzenlilikler nicel oranlar şeklinde sunulur, temel denklemlerin sonuçları ve analizleri verilir, bu da daha derinden ortaya çıkarmayı mümkün kılar. fiziksel anlam fenomenler ve ortaya çıkan ilişkilerin uygulanabilirlik sınırlarını belirler. Kılavuz ayrıca anlamak için gerekli resimleri içerir.

Önerilen kılavuz, bu disiplindeki klasik ders kitaplarından, materyalin sıkıştırılmış, konsantre bir biçimde, ancak oldukça yüksek bir teorik düzeyde sunulmasıyla farklıdır. Bu ders kitabı, ders dersine iyi bir ek olacak ve öğrencilerin disiplinin materyalinde iyi bir şekilde ustalaşmasına yardımcı olacaktır.

Esas olarak gerçek maddeler ve materyallerin çalışma nesneleri olarak kullanıldığı bu disiplin, genel kimya eğitimini tamamlar. Aynı zamanda, fiziksel kimyayı, yüzey olaylarının fiziğini ve dağılmış sistemleri birleştiren ve doğanın birçok özel tezahürünü dikkate alan bir bilgi alanıdır.

GİRİİŞ

šYüzey olayları ve dağılma sistemleriŸ bilimi daha önce šColloid ChemistryŸ olarak adlandırılıyordu, bu isim Yunanca kollo - yapıştırıcı kelimesinden geliyor. İngiliz kimyager Thomas Graham, özel özelliklere sahip çözeltiler oluşturan kolloid maddeler adını verdi. Ancak şu anda Peskov N.P.'nin tanımına göre. Kolloidlerin, bireysel parçacıkların aşağıdakilerden oluşan agregalar (miseller) olduğu bir maddenin özel, yüksek oranda seyreltilmiş hali olduğu kabul edilir. Büyük bir sayı atomlar, moleküller, iyonlar. Bu nedenle, kolloidal durumdan, yüksek derecede parçalanmaya (dağılma) sahip evrensel bir özel madde durumu olarak bahsetmek gerekir. Bu özel durumun ana özelliği, dağılım değeri tarafından belirlenen geniş bir arayüzey yüzeyi ile ilişkili yüzey olaylarının öncü rolüdür.

İle yüzey olayları faz sınırında meydana gelen süreçleri içerir. Yüzey olayları, arayüzlerde temas eden fazların farklı yapılara sahip olması ve yüzey atomlarının ve moleküllerinin bağlarındaki farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Bu, doymamış bir atomlar arası ve moleküller arası kuvvetler alanının ortaya çıkmasına yol açar. Bu nedenle, yüzey katmanlarındaki atomlar ve moleküller özel bir yapı oluşturur ve madde, özelliklerinde fazların kütlesindeki durumundan farklı olan özel bir durum alır.

Bu bilimde, dağınık sistemler çalışma konusudur. dağınık sistemler veya dispersiyonlar, fazlardan en az birinin dağılmış durumda olduğu heterojen sistemler olarak adlandırılır. Dispers sistemler, etrafımızdaki gerçek cisimlerin çoğudur: macunlar, emülsiyonlar, süspansiyonlar, köpükler. Sisler, topraklar olabilirler, İnşaat malzemeleri, gıda, ilaç vb. Dağılım (parçalanma) - parçacıkların boyutu ve geometrisi ile belirlenir. Bir maddenin parçacıkları farklı bir şekle sahip olabilir: küresel, dikdörtgen, silindirik ve daha sıklıkla düzensiz.

Bu disiplinin görevi, faz sınırında meydana gelen yüzey fenomenlerine dayanan dağınık, heterojen, çok bileşenli sistemlerin fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesidir.

BÖLÜM 1. TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAR. DAĞITICI SİSTEMLERİN SINIFLANDIRILMASI

1.1 Temel kavramlar ve tanımlar

"Yüzey Olayları ve Dağılma Sistemleri" dersi, adsorpsiyon, yüzey gerilimi, yapışma, ıslanma gibi yüzey olaylarının incelenmesiyle başlar. Daha sonra dağınık sistemlerin özellikleri göz önünde bulundurulur: optik, elektriksel, yapısal-mekanik, kinetik, kümelenme kararlılığı ve dağınık sistemlerin pıhtılaşması.

Yüzey olayları- arayüzlerin fiziksel özellikleriyle ilişkili bir dizi fenomen, yani. bitişik fazlar arasındaki yüzey katmanları. Yüzey olayları, oluşturan moleküllerin varlığından kaynaklanmaktadır. yüzey katmanı, fazla Gibbs enerjisi (serbest yüzey enerjisi

G s ), yüzey tabakasının yapısal özellikleri ve bileşimi.

Serbest yüzey enerjisi denklem tarafından belirlenir

yüzey gerilimi nerede; s, faz arayüzünün toplam alanıdır. Yüzey gerilimi, birim yüzeyin oluşumu için harcanan işe eşittir.

Çalışma nesneleri kolloid kimyası iki ortak özelliği olan sistemlerdir:

1. heterojenlik (çok fazlı, ™ 2), bir arayüz yüzeyinin varlığını gösteren bir işaret görevi görür.

2. dağılma (parçalanma) vücudun boyutuna göre belirlenir (lat. dağılma - saçılma, püskürtme). Dağılım ölçüsü eksen boyunca gövdenin boyutu, inceliğin elde edildiği azalma, yani. en küçük boyut. Küresel parçacıklar için a değeri, küp şeklindeki parçacıklar için d çapıdır - küpün kenarı l. Bir dağılım ölçüsü de olabilir

basit dağılım olarak adlandırılan bir D 1 katı veya

özel yüzey S ud. Spesifik yüzeye düz denir

birim kütle başına arayüz alanı veya dağılmış fazın hacmi

burada s 1.2, 1. ve 2. aşamalar arasındaki arayüzün alanıdır; m vücut ağırlığıdır; V

vücut hacmi.

AT partikül boyutu ve şeklinin aynı olduğu monodispers sistemler, arayüzey yüzey alanı bir partikülün yüzey alanının ürününe eşittir s parçacık sayısı ile

sistem n:s 1.2 sn ve dağılmış parçacıkların toplam hacmi eşittir

bir parçacığın hacmi ile sistemdeki parçacık sayısının çarpımı: V n . Bu ifadeleri denklem (1.2) ile değiştiririz ve indirgemeden sonra spesifik yüzey alanını hesaplamak için bir denklem elde ederiz.

burada k, parçacıkların şeklini karakterize eden katsayıdır; a, parçacıkların doğrusal boyutudur.

Küresel bir parçacığın alanını ve hacmini denklem (1.3) ile değiştiririz, elde ederiz

İndirgenmiş parçacıklar için, denklem (1.4)'teki k katsayısı 6'ya eşittir, bir çubuk şeklindeki parçacıklar için 4'e eşittir, filmler için - 2'dir. nanometre aralığındaki parçacıklar, spesifik yüzey alanı binlerce metrekareye ulaşabilir.

Dispers sistemler en az iki aşamadan oluşur. Bunlardan biri sağlam ve denir dağılım ortamı, diğer aşama parçalanır ve ilkinde dağıtılır; onu çağırıyorlar dağınık faz. Dağınık bir sistemin oluşumu için gerekli bir koşul, dağılmış fazın dağılım ortamında sınırlı çözünürlüğüdür.

1.2 Yüzey olaylarının sınıflandırılması

Yüzey olayları, ana enerji türlerini içeren termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarının birleşik denklemine göre uygun şekilde sınıflandırılır. Heterojen bir sistem için denklem şu şekildedir:

nerede G - Gibbs enerjisi; S - entropi; T - sıcaklık; V - hacim; p - basınç; - yüzey gerilimi; s - yüzey alanı; i - i-inci bileşenin kimyasal potansiyeli; n, bu bileşenin mol sayısıdır; - elektrik potansiyeli; q - elektrik miktarı.

Yüzey enerjisinin ds diğer enerji biçimlerine dönüşümü, belirli yüzey fenomenlerine karşılık gelir. Yüzey enerjisinin Gibbs enerjisine dG dönüşümü, dağılımdaki bir değişiklikle reaktivitedeki bir değişikliğe, ısıya SdT, yapışma ve ıslanmaya, kimyasal enerjiye i dni - adsorpsiyona, mekanik enerjiye Vdp - kılcallığa, elektrik enerjisine dq - karşılık gelir. elektriksel olaylar.

Yüzey olayları

Yüzey olayları- fazların ara yüzeyindeki ince madde katmanlarının özel özelliklerinden kaynaklanan bir dizi fenomen. Yüzey olayları, faz sınırında, arayüzey yüzey tabakasında meydana gelen ve konjuge fazların etkileşiminden kaynaklanan süreçleri içerir.

Yüzey olayları, fazlar arası sınırlardaki yüzey katmanlarında farklı kompozisyon ve temas eden fazların yapısı ve buna bağlı olarak, farklı fazlar tarafındaki yüzey atomlarının ve moleküllerinin bağlarındaki farklılık nedeniyle, doymamış bir atomlar arası, moleküller arası kuvvetler alanı vardır. Sonuç olarak, yüzey katmanlarındaki atomlar ve moleküller özel bir yapı oluşturur ve madde, çeşitli özelliklerle fazların hacmindeki durumundan farklı olan özel bir hal alır. Yüzey olayları kolloid kimyası ile incelenir.

Yüzey olaylarının sınıflandırılması

Yüzey olayları genellikle, ana enerji türlerini içeren termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarının birleşik denklemine göre sınıflandırılır. Herhangi bir heterojen sistem için aşağıdaki biçimde yazılabilir:

Bu denklem, diğer enerji türlerinin artışlarının cebirsel toplamı yoluyla Gibbs enerjisinin artışını gösterir. Yüzey enerjisinin aşağıdaki enerji türlerine dönüşebileceği açıktır:

• Gibbs enerjisi
• kimyasal enerji
• mekanik enerji
• Elektrik enerjisi

Yüzey enerjisinin listelenen enerji türlerinden birine dönüşümü, dağılım, yapışma ve ıslanma, kılcallık, adsorpsiyon, elektriksel olaylardaki bir değişiklikle reaktivitedeki bir değişiklik gibi belirli yüzey fenomenlerine karşılık gelir.

Yüzey Olaylarının Önemi

Yüzey olayları kimya mühendisliğinde yaygındır. hemen hemen her kimyasal üretim dağınık sistemler ve yüzey olayları kullanılarak gerçekleştirilir. Kural olarak, kimya teknolojisindeki tüm heterojen işlemler şu anda gerçekleştirilir: maksimum yüzey faz teması. Bunu yapmak için, madde sistemleri süspansiyonlar, tozlar, emülsiyonlar, sisler, tozlar durumuna aktarılır. Hammaddelerin ve ara ürünlerin öğütülmesi, zenginleştirme, dağınık sistemlerde devam eder, ıslanma, kılcallık, adsorpsiyon, sedimantasyon, pıhtılaşma gibi olaylarda önemli bir rol oynar. Katı bir dispersiyon ortamı ile dağılmış bir sistem olan gözenekli adsorbanlar ve katalizörler, kimya teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yüzey olaylarının seyrinin düzenlilikleri, özellikle yapı oluşumu, teorik temel istenilen özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesi: seramikler, çimentolar, cam seramikler, sorbentler, katalizörler, polimerler, tozlar, ilaçlar vb.

Edebiyat

Frolov Yu.G. Kolloid kimyası dersi. - LLC TID "İttifak", 2004. - 464 s. - ISBN 5-98535-003-7

Wikimedia Vakfı. 2010 .

Diğer sözlüklerde "Yüzey olayları" nın ne olduğunu görün:

Fazlalığın neden olduğu fenomenler bedava enerji yüzey enerjisinin sınır tabakasında, yüzey tabakasının moleküllerinin artan aktivitesi ve oryantasyonu, yapısının ve bileşiminin özellikleri. P. i. kimya olduğu gerçeği de belirlenir. ve fiziksel vz…… Fiziksel Ansiklopedi

Modern Ansiklopedi

Yüzey olayları- YÜZEY OLGULARI, cisimlerin (ortam, fazlar) sınırındaki ince madde katmanlarının özel fiziksel ve kimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. En önemli yüzey olayı adsorpsiyondur. Malzemelerin mukavemetini ve dayanıklılığını belirleyin. Bir yüzey ile... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Vücudu oluşturan parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetlerinin yüzeyinde dengelenmemesi nedeniyle bir grup fenomen. Yüzey fenomenleri arasında yüzey gerilimi, kılcal fenomenler, yüzey aktivitesi… Büyük Ansiklopedik Sözlük

yüzey olayları- - fiziksel kimyasal olaylar Arayüze yakın çözücü ve çözünen moleküllerin eşit olmayan dağılımı nedeniyle. Genel Kimya: ders kitabı / A. V. Zholnin ... kimyasal terimler

YÜZEY OLGULARI- yüzey tabakasında, ortamlar arasındaki arayüzlerde meydana gelen ve yüzey tabakasının moleküllerinin artan aktivitesi ve oryantasyonu, yapısının ve bileşiminin özelliklerinin yanı sıra kimyasalın neden olduğu fenomenler. ve fiziksel etkileşimler... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Fizik kimya sıvıların ve katıların yüzey katmanlarının özel (yığına kıyasla) özelliklerinden kaynaklanan fenomenler. Naib. bu katmanlardaki yaygın ve önemli sv, aşırı svob'dur. enerji F \u003d sS, burada s yüzey (arayüz) gerilimidir, için ... ... Kimya Ansiklopedisi

Yüzey katmanlarının özel özelliklerinin ifadesi, yani cisimler (ortam, fazlar) arasındaki arayüzde ince madde katmanları. Bu özellikler, yüzey tabakasının aşırı serbest enerjisinden (Bkz. Serbest enerji), özelliklerinden kaynaklanmaktadır ... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Vücudu oluşturan parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetlerinin yüzeyinde dengelenmemesi nedeniyle bir grup fenomen. Yüzey olayları, yüzey gerilimi, kılcal olaylar, yüzey aktivitesi, ... ... ansiklopedik sözlük

YÜZEY OLGULARI- temas eden cisimler arasındaki sınırda yüzey katmanlarının özel özellikleri ile ilişkili bir dizi olgu. Yüzey olayları, yüzey enerjisinin varlığından kaynaklanmaktadır. Yüzey olayları, yüzey gerilimini içerir, ... ... Metalurji Sözlüğü

Kitabın

• Fiziksel kimya. Yüzey olayları ve dağınık sistemler. Ders Kitabı, A. G. Morachevsky. Fiziksel kimya. Yüzey olayları ve dağılma sistemleri: Uch. ödenek, 2. baskı, silindi. ISBN:978-5-81141-857-2…

YÜZEY OLGULARI

YÜZEY OLGULARI

Sınır tabakasındaki fazla serbest enerjinin neden olduğu olaylar - yüzey enerjisi, yüzey tabakasının moleküllerinin artan aktivitesi ve oryantasyonu, yapısının ve bileşiminin özellikleri. P. i. kimya olduğu gerçeği de belirlenir. ve fiziksel cisimlerin etkileri öncelikle yüzey katmanlarında meydana gelir. Ana P. i. yüzey alanıyla orantılı olarak yüzey enerjisinde bir azalma ile ilişkilidir. Bu nedenle, büyümeleri sırasında kristallerin yanı sıra sıvı damlalarının veya gaz kabarcıklarının denge formlarının oluşumu DC'deki minimum serbest enerji ile belirlenir. Ses. P. I. moleküler kuvvetlerin (yüzey gerilimi ve ıslanma) ve harici birleşik etkisinden kaynaklanan. kuvvetler (yerçekimi) ve sıvı ara yüzeylerinin eğriliğine neden olur. kılcal olaylar.

P. i. televizyonda. cisimler öncelikle dışta yer alır. vücut yüzeyi. Bunlar şunları içerir: yapışma (kohezyon), (yapışma), sürtünme. Ayrışma sırasında kristalin minimum serbest yüzey enerjisi koşullarından. gerilimi farklı olan yüzler, matematiksel olarak tüm olası kristal formları türetilir. çokyüzlü geom okudu. kristalografi.

P. i. içeride gerçekleşir. kristal kusurlar temelinde gelişen yüzeyler. ızgaralar. TV'nin herhangi bir imhası. gücünün üstesinden gelmekle ilişkili olan gövde, yeni bir arayüz oluşumunda ifade edildiğinden, esasen P. I.'dir. Başlangıçta homojen bir ortamda yeni bir fazın çekirdeklerinin oluşumu ve gelişimi. yarı kararlı durum, ayrıca P.I. (bununla ilişkili, küçük damlaların ve kristallerin çözünürlüğünde bir artış ve bunların üzerindeki basınçta bir artıştır. doymuş buhar; (bkz. KELVIN DENKLEM)).

Anlamına geliyor. grup P.I. kimyasalın değiştiği adsorpsiyon olaylarını oluşturur. yüzey tabakasının bileşimi (bkz. ADSORPSİYON). Bu fenomen grubu Aralık'ta bitişiktir. aktif ve kimyasal vakalar. adsorpsiyon, yüzey kimyasına dönüşüyor. kimyasal bir yüzey tabakasının oluşumu ile reaksiyonlar. bağlantılar. Buna fark dahildir. Topokhem. (örneğin, metalin tuzlarının bir çözeltisinden indirgenmesi sırasında yüzeylerde metalik aynaların oluşumu, ısıtma yüzeylerinde kireç oluşumu vb.). Kemisorpsiyon monomoleküler tabaka-kaplamaların oluşumu etkili yöntem vücuttaki monomoleküler yüzey özelliklerindeki değişiklikler ve bunun vücut üzerindeki etkisinin doğası çevre. Adsorpsiyon katmanları, sınırda yapısal ve mekanik ile ilişkili olan emülsiyonların, köpüklerin, süspansiyonların stabilitesini önemli ölçüde artırabilir. bu katmanların azizleri (yüksek, elastikiyet ve güç).

Yüzey katmanlarındaki termal hareketin özellikleri iskeleye yol açar. ışığın yüzeyler tarafından saçılması. Diğer fenomen grupları şunları içerir: termiyonik emisyon, potansiyel sıçramaların oluşumu ve arayüzde çift elektrik katmanının oluşumu. Bu P.I. iyonların ve dipol moleküllerinin adsorpsiyonu ile ilişkilidir. P. i. termodinamiği etkiler. fazların dengesi, yalnızca kolloidal sistemlerde ayrılmalarının çok gelişmiş bir yüzeyi olması durumunda. Isı transfer oranları ve kütle transfer süreçleri - çözünme, yoğuşma, heterojen kimya. süreçler (örneğin, korozyon) - arayüzün büyüklüğü ve St. you tarafından belirlenir ve bu nedenle iskeleye keskin bir şekilde bağlıdır. bu yüzeyin doğası ve yapısı. Adsorpsiyon katmanları yaratıkları çağırabilir. değişim, arayüzey değişim süreçlerini yavaşlatır. Bu nedenle, örneğin belirli yüzey aktif maddelerin tek katmanları. su yüzeyindeki setil alkol, buharlaşmasını önemli ölçüde yavaşlatabilir. Aynı şey, önleyicilerin yüzey katmanlarının veya koruyucu oksit filmlerinin, vb. kimyasalların etkisi altında korozyon işlemlerinin yavaşlamasıdır. metal yüzeydeki bileşikler.

P. i. Ara yüzeylerin (damlalar, kabarcıklar ve sıvı jetleri, damlalara ayrılma, kılcal damar) hareketi sırasında sınır koşullarının özelliklerini belirler. Adsorpsiyon filleri, yüzey geriliminde yerel farklılıklar, yani sınır hidrodinamiğindeki değişiklikler nedeniyle kılcal dalgaların sönümlenmesine neden olur. koşullar.

P. i. Belirli bir ortamda malzeme ve yapıların dayanıklılığını belirler. Sadece çözünme ve korozyon değil, tersine çevrilebilir korozyon bile katıların deformasyonlarının giderilmesine ve tahribatına neden olur. cisimler, yeni yüzeylerin oluşum çalışmalarını azaltır. İçeride adsorbe edilen küçük safsızlıklar bir monomol oluşturur. arayüzler üzerindeki katmanlar, birçoğunu kontrol etmenize izin verir. St. sen malzemeler. Monomoleküler yüzey katmanlarının incelenmesi, molekülleri incelemek ve boyutlarını belirlemek için yeni yöntemlere yol açar. P. i. kayaların yıpranması ve toprak oluşumu, nemin buharlaşması ve yoğunlaşması ve diğerleri gibi süreçleri belirler. Canlı organizmalardaki süreçler. P.'nin kullanımında I. birçok teknolojik kurdu işlemler (yağlama, ıslatma, yüzdürme vb.).

Fiziksel Ansiklopedik Sözlük. - M.: Sovyet Ansiklopedisi. . 1983 .

YÜZEY OLGULARI

- olaylar, adsorpsiyon, yüzey enerjisinin ortaya çıkışı, yüzey gerilimi, yüzey elektriği. Yüzey katmanları moleküler boyutlar ölçeğinde homojen değildir ve fazların kümelenme durumundan bağımsız olarak anizotropiktir; fizikselin yığın fazlarından farklıdırlar. özellikler (yoğunluk, viskozite, kristaller ve boşluklar mikroskobiktir. Yüzeyde ve yüzeylerin kesişiminde iki boyutlu faz geçişlerinin varlığında, fazlar arası çizgiler oluşur - arayüz yüzeylerinin tek boyutlu analogları, doğrusal fenomenler varlığı ile ilişkili Homojen olmayan bir doğrusal bölge, yüzey tabakasının tek boyutlu bir analogudur ve doğrusal bir gerilime, doğrusal serbest enerjiye vb. sahiptir. Uzak doğrusal termodinamik potansiyeller, yalnızca birim uzunluğa atıfta bulundukları için yüzey olanlardan farklıdır. (J/m cinsinden ölçülür). Doğrusal fenomenler yalnızca çok küçük nesneler için önemlidir (iki boyutlu fazların çekirdekleri, .P.).
P.I.'nin Düzenlilikleri Laplace yasası ve Young denklemi ile tanımlanır (bkz. ıslatma), genelleştirilmiş Gibbs ur-Niemadsorpsiyonunun yanı sıra:

keserek bir yüzey birimi oluşturma işi nerede (bkz. yüzey gerilimi),- atım entropi (bkz. Yüzey enerjisi),- yüzey gerilimi tensörü, - birim tensörü, - tensörü deformasyonlar(":" sembolü, tensörlerin skaler çarpımı anlamına gelir),- kimyasal potansiyeller moleküller (veya iyonların elektrokimyasal potansiyelleri), G i- adsorpsiyonları, toplama, yığın fazı ile yüzey tabakası arasında dengenin mümkün olduğu tüm bileşenler üzerinde gerçekleştirilir. Sıvı yüzeyler için - yüzey gerilimi ve deformasyon. üye eksik. Gibbs adsorpsiyonunun önemi, en önemli P. I. - adsorpsiyon ve yüzey aktivitesi (bkz. yüzey aktif maddeler).
Önemli etki, P. I. makrosistemlerin özellikleri. Bu, bu tür sistemlerde yüzey alanındaki artıştan, kılcal olaylardan kaynaklanmaktadır. Yalnızca eğri yüzeyli heterojen bir sistemde, Gibbs faz kuralı onun klasiğinde (işaretiyle birlikte) dağınık sistemlerin stabilitesine katkıda bulunan ince filmlerin kama basıncı (film üzerindeki dış basınç ile aynı anda filmin bileşenlerinden oluşan toplu fazdaki basınç arasındaki fark olarak tanımlanır). filmdeki gibi sıcaklık ve kimyasal değerler.Polarizasyonların önemli bir grubu elektroyüzey fenomenlerinden oluşur: yüzey, yüzey elektrik, emisyon vb. Bunların hepsi arayüzdeki oluşum ile ilişkilidir. çift ​​elektrik katmanı emisyon sonucu veya spesifik olarak. P.I.'ye ilgili olmak yapışma, yapışma, gözenekli cisimlerin ıslatılması, yağlanması ve yıkanması, sürtünmesi, emprenye edilmesi. P. i. etkiler (örn. adsorpsiyon gücü azalması - Rehbinder etkisi). P. i. faz süreçlerinde önemli bir rol oynar. aralarındaki ısı ve kütle transfer hızı. Yüzey tabakalarının ve filmlerin moleküler yapılarıyla ilişkili geçirgenliği, özellikle biyol için önemli olan membran fenomenlerine neden olur. sistemler. Aydınlatılmış.: Rusanov A.I., Faz dengesi ve yüzey olayları, L., 1967; Adameon A., Yüzeylerin fiziksel kimyası, ANCAK. I. Rusanov.

Fiziksel ansiklopedi. 5 ciltte. - M.: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988 .

"YÜZEY FENOMENİ" nin diğer sözlüklerde neler olduğunu görün:

Modern Ansiklopedi

Yüzey olayları- YÜZEY OLGULARI, cisimlerin (ortam, fazlar) sınırındaki ince madde katmanlarının özel fiziksel ve kimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. En önemli yüzey olayı adsorpsiyondur. Malzemelerin mukavemetini ve dayanıklılığını belirleyin. Bir yüzey ile... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Vücudu oluşturan parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetlerinin yüzeyinde dengelenmemesi nedeniyle bir grup fenomen. Yüzey fenomenleri arasında yüzey gerilimi, kılcal fenomenler, yüzey aktivitesi… Büyük Ansiklopedik Sözlük

yüzey olayları- - arayüzey yakınında çözücü ve çözünen moleküllerin eşit olmayan dağılımının neden olduğu fizikokimyasal olaylar. Genel kimya: ders kitabı / A. V. Zholnin ... kimyasal terimler

YÜZEY OLGULARI- yüzey tabakasında, ortamlar arasındaki arayüzlerde meydana gelen ve yüzey tabakasının moleküllerinin artan aktivitesi ve oryantasyonu, yapısının ve bileşiminin özelliklerinin yanı sıra kimyasalın neden olduğu fenomenler. ve fiziksel etkileşimler... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Fizik kimya sıvıların ve katıların yüzey katmanlarının özel (yığına kıyasla) özelliklerinden kaynaklanan fenomenler. Naib. bu katmanlardaki yaygın ve önemli sv, aşırı svob'dur. enerji F \u003d sS, burada s yüzey (arayüz) gerilimidir, için ... ... Kimya Ansiklopedisi

Yüzey olayları, fazlar arasındaki arayüzde ince madde katmanlarının özel özelliklerinin neden olduğu bir olaylar dizisidir. Yüzey olayları, arayüzde, arayüz yüzeyinde meydana gelen süreçleri içerir ... ... Wikipedia

Yüzey katmanlarının özel özelliklerinin ifadesi, yani cisimler (ortam, fazlar) arasındaki arayüzde ince madde katmanları. Bu özellikler, yüzey tabakasının aşırı serbest enerjisinden (Bkz. Serbest enerji), özelliklerinden kaynaklanmaktadır ... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Yüzey tabakasındaki arayüzde aşırı serbest enerji vardır. Bunun nedeni, gazla arayüzeyde, sıvı faz ile moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin gaz halinden daha büyük olmasıdır; bu nedenle, ortaya çıkan kuvvetler normal olarak yüzeye sıvı faza doğru yönlendirilir. Yüzey alanını artırma sürecinde (en sabit hacim) moleküller, moleküller arası kuvvetlere karşı iş yaparken yığın fazdan yüzey tabakasına çıkarılır. İzotermal koşullar altındaki bu çalışma, serbest yüzey enerjisindeki artışa eşittir. Aynı şekilde, katıların ezilmesi sırasında bağları kırma işi, arayüzde bir artışla birlikte serbest enerjide bir artışa yol açar. Artan yüzey alanı ile serbest enerjideki artışla ilgili benzer sonuçlar, herhangi bir arayüz için genelleştirilebilir.

Nicel olarak, faz sınırındaki fazla enerji miktarı, yüzey gerilimi (σ) adı verilen bir değer ile karakterize edilir.

Yüzey gerilimi, spesifik serbest yüzey enerjisidir, yani birim arayüz başına serbest yüzey enerjisidir.

Yüzey katmanında kendiliğinden meydana gelen ve yüzey enerjisinde bir azalmaya yol açan süreçler. İki türe ayrılabilirler.

1. Arayüz yüzeyinde azalma ile ilerleyen işlemler (dS1.2)< 0) при неизменной величине поверхностного натяжения (σ = const, dσ = 0):

Sıvı damlacıklarının veya gaz kabarcıklarının küresel bir şekil alma eğilimi;

Dağınık fazın katı parçacıklarının yapışması (pıhtılaşma);

Emülsiyonlarda damlacıkların kümelenmesi veya köpüklerde gaz kabarcıkları (birleşme);

Kristal büyüme.

2. Yüzey geriliminde azalma ile meydana gelen süreçler (dσ< 0) при неизменной величине межфазной поверхности (S1,2= const, dS1,2= 0):

Adsorpsiyon - yüzey tabakasındaki bir çözünenin konsantrasyonundaki değişiklik;

Yapışma, moleküller arası kuvvetler nedeniyle iki farklı katı veya sıvı yüzeyin yapışmasıdır;

Islatma, sıvı-katı yüzey etkileşimini ifade eden bir yapışma türüdür.

KOLOİD PARÇACIKLARIN YAPISI |

Modern teoriye göre, her sol iki kısımdan oluşur: miseller ve miseller arası sıvı. Ara sıvı ile, çözünmüş elektrolitler ve elektrolit olmayanlar içeren bir dispersiyon ortamı kastedilmektedir.

Miseller, çözelti halinde olan ve Brown hareketine katılan elektriksel olarak nötr yapısal birimlerdir. Baz miselin merkezindedir. Dağınık fazın maddesinin çok sayıda molekülünün veya atomunun birikmesidir.

Bazın yüzeyinde, bir işaretin veya diğerinin iyonları, dispersiyon ortamından değişmeden adsorbe edilir. Yüzeyde adsorbe edilen iyonlarla bazın toplamına çekirdek denir. Genellikle, parçacık çekirdeğinin maddesinde bulunan elementleri veya atomik grupları içeren iyonlar adsorbe edilir (Peskov-Fayans kuralı). Örneğin, hafif bir fazla KBr içeren bir çözeltiden gümüş bromür çözeltisinin oluşumu sırasında, ağırlıklı olarak Br - iyonlarını adsorbe eden AgBr parçacıkları negatif olarak yüklenir. Aynı AgBr solun alınması üzerine, ancak çözeltide fazla AgN0 3 olması koşuluyla, AgBr parçacıkları, baz yüzeyinde adsorbe edilen Ag + iyonlarının adsorpsiyonundan ve büyüklük ve işaretin belirlenmesinden dolayı pozitif olarak yüklenir. elektrik şarjı parçacıklara potansiyel belirleyici iyonlar denir.

Zıt işaretli iyonlar (karşı iyonlar), çekirdeğin yüzeyinde kısmen adsorbe edilir, sabit (adsorpsiyon) bir iyon tabakası oluşturur ve kısmen sıvının içinde granülün yakınında yer alır ve sözde dağınık veya hareketli iyon tabakası oluşturur.

Sabit (adsorpsiyon) bir karşı iyon tabakasına sahip çekirdek kümesine kolloidal parçacık veya granül denir.

Dağınık bir karşı iyon bulutuna sahip bir parçacık kümesine misel denir.

AgBr sol misel formülleri aşağıdaki gibi yazılabilir:

a) bir çözeltide fazla KBr ile

b) çözeltide fazla AgNO3 ile

Modern kavramlara göre, solların kararlılığının ana nedeni, dağınık tabakanın iyonlarında solvat (hidrat) kabuklarının bulunmasıdır. Elastik özelliklere sahip olan bu kabuklar, partiküllerin birbirine yapışmasını engeller. Dağınık katman ne kadar kalınsa, benzer şekilde yüklü parçacıkların etrafındaki solvat (hidrat) kabuğu o kadar yoğun olur; parçacıkların ζ potansiyeli ne kadar yüksekse ve verilen sol o kadar kararlıdır. Şu anda, kolloidal çözeltiler elde etmek için temelde iki farklı yöntem kullanılmaktadır - kabaca dağılmış bir maddenin kolloidal parçacıkların boyutuna ezilmesine dayanan dispersiyon ve yapışma nedeniyle parçacıkların yoğunlaşmasına (büyümesine) dayanan yoğunlaşma. Bir maddenin atomları veya molekülleri. Hem birinci hem de ikinci yöntemlerle sollar elde edilirken, dağılmış fazın maddesi, dağılım ortamında pratik olarak çözünmez olmalıdır.

Bu bölümdeki tüm konular:

PENZA IIC CCGT 2004
UDC 54 X46 İnceleyen: Aday teknik bilimler, "Kimya mühendisliği ve elektrokimyasal üretim" bölümü profesörü

not; DERS 1. Atomun yapısı teorisi
Genel bilgi Atomun yapısı hakkında. Bir atom, mikro dünyanın yasalarına uyan birçok mikro parçacıktan oluşan karmaşık bir mikro sistemdir. Kimya açısından bakıldığında, atom

Kuantum mekaniğinin temelleri.
1900'de Max Planck, enerji emiliminin veya emisyonunun kesin olarak tanımlanmış ayrı bölümlerde gerçekleştirilebileceğini öne sürdü - kuanta: E \u003d hν, burada

Kuantum sayıları.
1. Ana kuantum sayısı n (n = 1'den ¥'ye) atomdaki seviyede elektron enerjisini (ē) belirler, E = –A/n2 ve yarıçap büyük ihtimalle konumu r

Seviyeleri ve alt seviyeleri elektronlarla doldurma kuralları.
Pauli'nin İlkesi: "Aynı kuantum durumundaki iki elektron bir atomda bulunamaz." Bundan, s alt seviyesinde sadece iki elektronun bulunabileceği sonucu çıkar.

ELEMAN SİSTEMİ D.I. Mendeleyev
Özellikleri kimyasal elementler, bileşiklerinin formları ve özellikleri, atomlarının çekirdeğinin yüklerine periyodik olarak bağımlıdır (periyodik düzenin modern formülasyonu).

I-IV periyotlarının elementlerinin bağıl elektronegatifliği
(Pauling'e göre) I II III IV V VI VII VIII

moleküller arası etkileşim
Normal koşullar altında sadece birkaç element (soy gazlar) tek atomlu bir gaz halindedir. Geri kalan atomlar moleküllerin veya kristal kafeslerin parçasıdır. Neden

not; Ders 4. Kimyasal termodinamiğin unsurları
Temel kavramlar ve nicelikler Kimyasal termodinamik, kimyasal reaksiyonlar sırasında enerjinin bir biçimden diğerine geçişlerini inceleyen, yönünü ve yönünü belirleyen bir bilimdir.

not; Ders 5. Kimyasal denge
Tersinir reaksiyonlar sona ermez ve kimyasal dengenin kurulması ile sona erer. Denge durumu en kararlı olanıdır ve bundan herhangi bir sapma,

not; Ders 6. Kimyasal kinetiğin temelleri
Kimyasal reaksiyonların hızlarını ve mekanizmalarını inceleyen kimya dalına kimyasal kinetik denir. Kimyasal kinetiğin temel kavramlarını düşünün. sistem

Ders 7. Çözümler
Bir çözelti, iki veya daha fazla bileşenden oluşan homojen bir sistemdir (katı, sıvı veya gaz). Daha fazla olan maddeye çözücü denir.

ders 8
Sulu bir çözeltide veya bir eriyikte elektrik akımı iletme kabiliyetine göre, maddeler elektrolitlere ve elektrolit olmayanlara ayrılır. Maddelere elektrolit denir

not; Anlatım 9. Kimyasal reaksiyonlar. redoks reaksiyonları
Kimyasal reaksiyon- kimyasal elementlerin doğasını değiştirmeden fiziksel ve kimyasal özelliklerinde bir değişikliğe yol açan gerçek parçacıkların (moleküller, iyonlar, atomlar) etkileşimi

Elektrot potansiyeli
Metalin elektrot potansiyelinin ortaya çıkması Metaldeki elektronlar işgal eder. enerji seviyeleri zonları oluşturur. Bu bantlar, bir serbest elektronun enerji seviyesinin altında bulunur. AB

Elektrokimya, fiziksel ve Kimyasal özellikler iyonik çözeltiler ve eriyiklerin yanı sıra arayüzde meydana gelen olaylar

not; ders 12
Elektroliz, elektrotların yüzeyinde meydana gelen maddelerin etkisi altında oksidasyon ve redüksiyon işlemidir. elektrik akımı. Elektroliz sırasında bir dönüşüm

not; ders 13
Korozyon (korozyon, yıkım), çevresel maddelerle etkileşiminin bir sonucu olarak metal bir ürünün kendiliğinden yok olma sürecidir.

not; Ders 15. Metallerin genel kimyasal özellikleri
İTİBAREN kimyasal nokta metal, tüm bileşiklerde pozitif oksidasyon durumu sergileyen bir elementtir.Şu anda bilinen 109 elementten 86'sı

Ders 17. DAĞITICI SİSTEMLER
Kolloidal durum, maddenin belirli bir dağılımı (parçalanması) ile karakterize edilir. Bu durumdaki madde çok küçük parçacıklara dağılır veya en ince parçacıklar tarafından nüfuz edilir.

Ek olarak
5. Elektrokimya: ders kitabı. ödenek / E. G. Yakovleva, T. K. Semchenko [ve diğerleri]. – Penza: Penz Yayınevi. durum un-ta, 2000. 6. Genel kimyasal ve fiziksel özellikler metaller: ders kitabı. ödenek /

Arayüzde meydana gelen süreçlere yüzey olayları denir. Yüzey olaylarının nedeni, doğrudan arayüze bitişik katmanlardaki moleküllerin özel durumudur, çünkü bu katmanlar farklı iç katmanlar fiziksel ve kimyasal özellikleri (özgül enerji, yoğunluk, viskozite, elektriksel iletkenlik, bileşim). Ayrıca, spesifik olan ne kadar büyükse sistem enerjisi, özellikler ne kadar güçlüyse ve yüzey olaylarının bir bütün olarak sistemin davranışı üzerindeki etkisi o kadar güçlü olur.

moleküler basınç. Madde moleküllerinin faz hacmindeki ve yüzey katmanındaki enerji durumu aynı değildir. Fazın hacminde bulunan moleküller, onu çevreleyen moleküllerden aynı çekimi (ve itmeyi) deneyimler ve bu nedenle moleküler kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır. Örneğin, A noktasındaki sıvı bir molekül. Faz sınırında bulunan bir molekül (B noktası) üzerinde, farklı (bitişik)

gaz fazının çekici güçlerinden daha fazla. Gaz moleküllerinden gelen çekim ihmal edilebilirse, o zaman yüzeyin çekim kuvveti sıvı moleküller 1 m 2 'lik bir alanı kaplayan derin katmanların molekülleri tarafından sıvının iç (moleküler) basıncına eşittir, yani. Bir hacimdeki sıvının molekülleri arasındaki çekim kuvveti. Sıvının iç basıncının büyüklüğü çok büyüktür ve sıvının polaritesine bağlıdır. Maddeler ne kadar polarsa ve moleküllerinin çekiciliği ne kadar büyükse, iç basınç da o kadar büyük olur. Örneğin, su için 14800 atm. Ve benzen için - 3800 atm.

yüzey gerilimi. Serbest yüzey enerjisi. Sıvının yüzeyini artırmak için (yani, maddenin fazın hacminden yüzey katmanına aktarılması), iç basıncın kuvvetini yenmek ve iş yapmak gerekir. Bu iş ne kadar büyükse, oluşturulan yüzeyin alanı o kadar büyük ve yüzey gerilimi o kadar yüksek olur. Moleküllerin yüzey tabakasının tek taraflı gerilimine yüzey gerilimi denir ( σ ). Belirli bir durumda belirli bir maddenin molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetlerinin bir ifadesidir.

Yüzeyi oluşturmak için harcanan enerji, moleküllerin enerjisini arttırmak ve onları fazın derinliğinden yüzeye çıkarmak için kullanılacaktır. Birim yüzey alanı başına iç moleküllerin enerjisine kıyasla yüzey moleküllerinin fazla enerjisine serbest yüzey enerjisi denir: F= σ . S (J / m 2 veya erg / cm 2 olarak ölçülür). Görüldüğü gibi

formülden, yüzey gerilimi, bir birim yüzey alanı veya spesifik serbest enerjinin oluşum çalışmasına sayısal olarak eşittir: . Bu enerji ifadesi yüzey gerilimi. Kuvvet tanımı yüzey gerilimi: Bu, bir yüzeye teğet olarak etki eden ve cismin serbest yüzeyini en küçük sınırlara indirmeye çalışan bir kuvvettir. Bu durumda N/m cinsinden ölçülür.

Termodinamiğin II yasasına göre, sistemin serbest yüzey enerjisi kendiliğinden minimum olma eğilimindedir. Bu, yüzey alanını azaltarak veya yüzey gerilimini azaltarak serbest yüzey enerjisinin azaltılabileceği anlamına gelir. Moleküler basınç kuvvetlerinin etkisi altında yüzey alanında bir azalma sadece sıvılar için mümkündür, çünkü moleküllerinin yapışkan kuvvetleri çok büyük değildir. Bu nedenle, küçük damlalar daha büyük olanlara birleşir ve aerosoller, sisler ve emülsiyonlardaki sıvı damlalar küresel bir şekle sahiptir.

Yüzey gerilimindeki azalmaya bağlı olarak serbest yüzey enerjisindeki azalma hem sıvılarda hem de katılarda doğaldır. Yüzey gerilimi, başka bir maddenin, özellikle bir yüzey aktif maddenin moleküllerinin yüzeyinde birikmesi nedeniyle düşebilir. Bu moleküller, çekimleriyle, belirli bir fazın yüzey moleküllerinin hacmin içine geri çekilmesini kısmen telafi eder ve sistem daha kararlı hale gelir.

Serbest yüzey enerjisi ve yüzey gerilimi sıcaklığa, fazların doğasına, çözünmüş maddelerin doğasına ve konsantrasyonuna bağlıdır.

Artan sıcaklıkla yüzey gerilimi azalır, çünkü Moleküllerin karşılıklı çekimi azalır. Kritik noktada yüzey gerilimi sıfıra ulaşır, çünkü bu durumda farklılıklar ve faz sınırı ortadan kalkar.

Basınçtaki bir artış, yalnızca "gaz-sıvı" sisteminde yüzey gerilimini azaltır, çünkü aynı zamanda gaz, fizikokimyasal özellikler açısından sıvıya yaklaşır.

Ayrıca sıvıların sadece yüzey geriliminin ölçülebildiğine de dikkat edilmelidir. Katılar için bu imkansızdır, çünkü katı bir cismin yüzeyini tahribatı nedeniyle yapay olarak germek imkansızdır. Katıların yüzey gerilimi hesaplama ile belirlenir. Sıvıların yüzey gerilimini ölçmek için, statik (kılcal yükselme yöntemleri, yatan veya asılı damlalar), yarı statik yöntemler (bir gaz kabarcığının maksimum basıncı yöntemi, halkayı yırtma yöntemi, dikmemetrik yöntem (yöntem) tartım veya sayma damlaları) kullanılır.Bunlardan basit ve yeterli dikmemetrik yöntem doğrudur, yerçekimi etkisi altında kılcalın ucundan ayrılma anında, bir damla sıvı, ağırlığının pratikte güce eşit kılcal damarın çevresine uygulanan yüzey gerilimi.

Yoğunluğu suyun yoğunluğundan çok az farklı olan seyreltik çözeltiler için, yüzey gerilimi denklem (mJ / m2) kullanılarak hesaplanabilir: .

yapışma ve kohezyon. Eczacılıkta yüzey olayları önemlidir, çünkü çoğu ilaç - tozlar, tabletler, emülsiyonlar, süspansiyonlar, aerosoller, merhemler, vb. dağınık sistemlerdir. İlaç üretiminde genellikle adsorpsiyon, ıslanma ve yapışma gibi fenomenlerle karşılaşılır.

Birbirine benzemeyen (katı veya sıvı) iki cisim arasında temas ettiklerinde meydana gelen çekime yapışma denir (Latince adhaesio çekimi, yapışma). Benzer olmayan maddelerin yapışma kuvvetini karakterize eder ve bir fazın moleküllerinin başka bir fazın moleküllerinden ayrılması için harcanan çalışma ile ölçülür (J / m 2 olarak ölçülür). Bu çalışma Dupre-Young denklemine göre hesaplanır: W A \u003d σ iyi-g (1 + cosӨ). Yapıştırıcıların, bağlayıcıların, kaplamaların etkisi, yapışma fenomenine dayanır. Tabletlerin parçalanmasını, kabukların mukavemetini, katı dozaj formlarının çözünmesini etkiler ve cerrahi ve diş hekimliğinde kullanılan malzemeleri karakterize etmek için kullanılır.

Her tür moleküller arası, atomlar arası ve iyonlar arası çekim içeren homojen moleküllerin, atomların, iyonların bir faz içinde yapışmasına kohezyon (lat. “bağ”) denir. Bir maddenin gücünü karakterize eder ve maddeyi kırmak (moleküller arasındaki kohezyon kuvvetlerinin üstesinden gelmek) ve iki yeni yüzey birimi oluşturmak için gereken iş ile ölçülür. Yapışma değeri sayısal olarak yüzey gerilimi değerinin iki katına eşittir: W cog. = 2σ.

Adsorpsiyon proseslerinin temel kavramları. Sağlam veya yüzeyinde adsorpsiyonun meydana geldiği sıvıya adsorban denir ve adsorbe edilen maddeye adsorbat veya adsorbat denir. Bir maddenin arayüzeyde kendiliğinden birikmesi sürecine adsorpsiyon (D) denir. Bir birim yüzey veya kütle tarafından adsorbe edilen madde miktarı (mol/m2, mol/g) ile ifade edilir. Van der Waals kuvvetleri ve hidrojen bağlarının etkisi altında gerçekleşen adsorpsiyona adsorpsiyon denir. fiziksel. Olaya dayalı adsorpsiyon kovalent bağlar adsorban ve adsorban molekülleri arasındaki kimyasal veya kemisorpsiyon. Fiziksel adsorpsiyon tersine çevrilebilir bir süreçtir ve desorpsiyon (yüzeyin adsorbe edilen maddeden kurtulması) eşlik eder. Adsorpsiyon ve desorpsiyon arasında, konumu sıcaklığa bağlı olan dinamik bir denge kurulur. Sıcaklıktaki bir artış, fiziksel adsorpsiyonu azaltır ve kimyasal adsorpsiyonu artırır. Desorpsiyon, adsorbanın yok edilmesi, sıcaklıkta bir değişiklik ve adsorpsiyon etkileşim kuvvetlerinde bir azalma ile gerçekleştirilir. İkincisi, elüsyon şeklinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Elüsyon, maddeyi desorbe etmek için, örneğin bir çözelti gibi adsorbana bitişik fazdaki bir değişikliktir. Elüsyon sırasında, adsorbe edilen madde, yeni bir çözücünün molekülleri tarafından veya yeni bir çözeltide çözünen maddelerin adsorpsiyon afinitesindeki bir azalmanın bir sonucu olarak (çoğunlukla adsorban ve adsorban moleküllerinin yükünü değiştirerek) adsorbandan yer değiştirir. pH'da bir değişiklik veya çözeltinin iyonik gücü).

Adsorpsiyonun karakteristik bir özelliği seçiciliğidir (özgüllüğü). Bu, her adsorbanın bir veya daha fazla spesifik maddeyi adsorbe ettiği anlamına gelir. Adsorpsiyonun seçiciliği, adsorban ve adsorban moleküllerinin elektron yoğunluğunun "anahtar kilidi" tipine göre dağılımında rastgele bir çakışma anlamına gelir, yani. adsorban ve adsorban arasındaki kimyasal afinite.