Pinta-ilmiöt

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 2. maaliskuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Pintailmiöt - ilmiöiden joukko, joka johtuu faasien  rajapinnassa olevien ohuiden ainekerrosten erityisominaisuuksista . Pintailmiöitä ovat prosessit, jotka tapahtuvat faasirajalla , rajapinnan pintakerroksessa ja jotka ovat seurausta konjugoituneiden faasien vuorovaikutuksesta.

Pintailmiöt johtuvat siitä, että pintakerroksissa faasien välisillä rajoilla kontaktifaasien erilaisesta koostumuksesta ja rakenteesta ja vastaavasti pintaatomien ja molekyylien sidosten eroista eri faasien puolelta. , siellä on tyydyttymätön atomienvälisten, molekyylien välisten voimien kenttä. Tämän seurauksena pintakerrosten atomit ja molekyylit muodostavat erityisen rakenteen ja aine saa erityistilan, joka poikkeaa tilastaan ​​faasien tilavuudessa eri ominaisuuksiltaan [1] . Pintailmiöitä tutkitaan kolloidikemialla .

Pinta-ilmiöiden luokittelu

Pinta-ilmiöt luokitellaan yleensä termodynamiikan ensimmäisen ja toisen lain yhdistetyn yhtälön mukaisesti, joka sisältää pääasialliset energiatyypit . Jokaiselle heterogeeniselle järjestelmälle se voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa:



Tämä yhtälö näyttää Gibbsin energian lisäyksen muiden energiatyyppien lisäysten algebrallisen summan kautta. On selvää, että pintaenergia pystyy muuntumaan seuraavan tyyppisiksi energiamuodoiksi:

Pintaenergian muuntuminen joksikin luetelluista energiatyypeistä vastaa tiettyjä pintailmiöitä, kuten muutosta reaktiivisuudessa dispersion , adheesion ja kostumisen , kapillaarisuuden , adsorption , sähköilmiöiden muutoksella.

Pinta-ilmiöiden merkitys

Pinta-ilmiöt ovat yleisiä kemiantekniikassa . Melkein mikä tahansa kemiallinen tuotanto tapahtuu hajautettujen järjestelmien ja pintailmiöiden avulla. Pääsääntöisesti kaikki kemiantekniikan heterogeeniset prosessit suoritetaan suurimmalla faasikontaktipinnalla. Tätä varten ainejärjestelmät siirretään suspensioiden, jauheiden, emulsioiden, sumujen, pölyjen tilaan. Raaka-aineiden ja välituotteiden jauhamisprosessit, rikastus etenevät hajautusjärjestelmissä, joissa merkittävä rooli on sellaisilla ilmiöillä kuin kostutus, kapillaarisuus, adsorptio , sedimentaatio , koagulaatio . Huokoisia adsorbentteja ja katalyyttejä, jotka ovat dispergoituja järjestelmiä kiinteällä dispersioväliaineella, käytetään laajalti kemian tekniikassa.

Pinta-ilmiöiden kuviot, erityisesti rakenteen muodostuminen, toimivat teoreettisena perustana haluttujen ominaisuuksien omaavien materiaalien saamiseksi: keramiikkaa, sementtejä, lasikeramiikkaa, sorbentteja, katalyyttejä, polymeerejä, jauheita, lääkkeitä jne.

Ilmiöitä veden pinnoilla

Öljy-vesi- rajapinnan yksinkertaisuuden silmämääräisen tarkastelun ja sen monimutkaisuuden välillä on selvä kontrasti mikroskooppisessa mittakaavassa , mikä ilmenee rajapinnan molekyylirakenteessa ja sen vetysidosten dynamiikassa [2] . Valtava määrä työtä, alkaen Poissonista ja Maxwellista , omistettiin veden rakenteen ja sen reaktiivisuuden tutkimukseen rajapinnassa, mutta polyvesiskandaalin vuoksi veden rakenteen aihe koki tieteellisen toiminnan laskun [3 ] .

Pinta-ilmiöt öljyn ja veden rajapinnassa ovat useiden tärkeiden kemiallisten , fysikaalisten ja biologisten prosessien taustalla, mukaan lukien misellien ja kalvojen muodostuminen , proteiinien laskostuminen , kemiallinen erotus , öljyn talteenotto , nanohiukkasten muodostuminen ja polymerointi . [neljä]

Veden rakenne kosketuksissa "laajennettujen" hydrofobisten pintojen kanssa, joita esiintyy rajapinnassa , esimerkiksi heksaaniemulsiossa , on hyvin erilainen kuin liuenneiden aineiden , metaanin , hydraatiokuoren rakenne . Homogeenisessa metaaniliuoksessa vesikuoren molekyylit ovat suuntautuneet tangentiaalisesti metaanimolekyylin palloon nähden; kun taas heksaaniemulsiossa noin 25 % pintavesimolekyyleistä menettää yhden vetysidoksen ja tuloksena olevat vapaat OH -ryhmät tunkeutuvat heksaanimiselliin . Y. Chonin ja R. A. Markuksen hypoteesin mukaan vapaiden OH -ryhmien läsnäolo on syy siihen, miksi jotkin orgaaniset reaktiot veden pinnalla satoja kertoja. [5]

Kolloidien veden pinnalla voi olla useista vesikerroksista koostuva klusterirakenne . [6]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Biletskyi, V., Shendrik, T., Sergeev, P. Derivatografia menetelmänä veden rakenteen tutkimiseen kiinteällä mineraalipinnalla.//London-2012 Geomechanical Processes during Underground Mining - Underground Mining -koulun julkaisu, pp. 181. . Haettu 1. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 8. joulukuuta 2015.
  2. ↑ McFearin, Beaman, Moore et ai., 2009 .
  3. ↑ Vogler, 1998 .
  4. ↑ Moore, Richmond, 2008 .
  5. ↑ Jung, Marcus, 2007 .
  6. ↑ Chaplin, 2006 .

Kirjallisuus