Povrchové jevy

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. března 2022; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Povrchové jevy  - soubor jevů způsobených zvláštními vlastnostmi tenkých vrstev hmoty na rozhraní fází . Povrchové jevy zahrnují procesy probíhající na fázové hranici , v povrchové vrstvě rozhraní a vyplývající z interakce konjugovaných fází.

Povrchové jevy jsou způsobeny tím, že v povrchových vrstvách na mezifázových hranicích, v důsledku odlišného složení a struktury kontaktujících fází, a tedy v důsledku rozdílu ve vazbách povrchových atomů a molekul ze strany různých fází , existuje nenasycené pole meziatomových, mezimolekulárních sil. V důsledku toho atomy a molekuly v povrchových vrstvách tvoří zvláštní strukturu a látka nabývá zvláštního skupenství, které se liší od svého stavu v objemu fází různými vlastnostmi [1] . Povrchové jevy studuje koloidní chemie .

Klasifikace povrchových jevů

Povrchové jevy jsou obvykle klasifikovány v souladu s kombinovanou rovnicí prvního a druhého zákona termodynamiky, která zahrnuje hlavní typy energie . Pro jakýkoli heterogenní systém může být zapsán v následujícím tvaru:



Tato rovnice ukazuje přírůstek Gibbsovy energie prostřednictvím algebraického součtu přírůstků jiných typů energie. Je zřejmé, že povrchová energie se může transformovat na následující typy energie:

Přeměna povrchové energie na některý z uvedených typů energie odpovídá určitým povrchovým jevům, jako je změna reaktivity se změnou disperze , adheze a smáčení , kapilárnost , adsorpce , elektrické jevy.

Význam povrchových jevů

Povrchové jevy jsou rozšířené v chemickém inženýrství . Téměř každá chemická výroba se provádí pomocí disperzních systémů a povrchových jevů. Všechny heterogenní procesy v chemické technologii se zpravidla provádějí na povrchu maximálního kontaktu fází. K tomu se systémy hmoty převádějí do stavu suspenzí, prášků, emulzí, mlh, prachů. Procesy mletí surovin a meziproduktů, obohacování probíhají v disperzních systémech, významnou roli v nich hrají jevy jako smáčení, vzlínavost, adsorpce , sedimentace , koagulace . Porézní adsorbenty a katalyzátory, které jsou dispergovaným systémem s pevným disperzním prostředím, jsou široce používány v chemické technologii.

Vzorce povrchových jevů, zejména utváření struktury, slouží jako teoretický základ pro získání materiálů s požadovanými vlastnostmi: keramika, cementy, sklokeramika, sorbenty, katalyzátory, polymery, prášky, léky atd.

Jevy na vodních plochách

Existuje výrazný kontrast mezi jednoduchostí rozhraní olej-voda při vizuální kontrole a jeho složitostí v mikroskopickém měřítku , což se projevuje v molekulární struktuře rozhraní a v dynamice jeho vodíkových vazeb [2] . Obrovské množství práce, počínaje Poissonem a Maxwellem , bylo věnováno studiu struktury vody a její reaktivity na rozhraní, nicméně kvůli skandálu polywater zaznamenalo téma vodní struktury úpadek vědecké aktivity [3 ] .

Povrchové jevy na rozhraní olej-voda jsou základem řady důležitých chemických , fyzikálních a biologických procesů, včetně tvorby micel a membrán , skládání proteinů , chemické separace , obnovy oleje , tvorby nanočástic a polymerace rozhraní . [čtyři]

Struktura vody v kontaktu s "rozšířenými" hydrofobními povrchy, které se vyskytují na rozhraní , například v hexanové emulzi , se velmi liší od struktury hydratačního obalu rozpuštěných látek je metan . V homogenním roztoku metanu jsou molekuly vodního obalu orientovány tangenciálně ke sféře molekuly metanu; zatímco v hexanové emulzi asi 25 % molekul povrchové vody ztratí jednu vodíkovou vazbu a výsledné volné OH skupiny proniknou do hexanové micely . Podle hypotézy chemiků Y. Chona a R. A. Markuse je přítomnost volných OH skupin důvodem, proč jsou některé organické reakce na vodních plochách . [5]

Vodní plocha v koloidech může mít shlukovou strukturu skládající se z několika vodních vrstev . [6]

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Biletskyi, V., Shendrik, T., Sergeev, P. Derivatografie jako metoda studia struktury vody na pevném minerálním povrchu.//Londýn-2012. Geomechanické procesy během podzemní těžby - Sborník Školy podzemní těžby, pp. 181 . Staženo 1. prosince 2015. Archivováno z originálu 8. prosince 2015.
  2. ↑ McFearin, Beaman, Moore a kol., 2009 .
  3. ↑ Vogler, 1998 .
  4. ↑ Moore, Richmond, 2008 .
  5. ↑ Jung, Marcus, 2007 .
  6. ↑ Chaplin, 2006 .

Literatura