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Fenômenos de interface
Este é um mapa mental sobre fenômenos de interface. O conteúdo principal inclui: 5. Superfície da solução, 4. Interface sl sólido-líquido, resumo do capítulo, 5. Aplicação da química de superfície, 3. Superfície sólida [especialmente interface g-s], 2. Superfície. propriedades do líquido [interface g-l], 1. Tensão interfacial.
Editado em 2024-04-09 22:33:45
- (III) 저산소 유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제
이것은 (III) 저산소증-유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제에 대한 마인드 맵이며, 주요 함량은 다음을 포함한다 : 저산소증-유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제 (HIF-PHI)는 신장 빈혈의 치료를위한 새로운 소형 분자 경구 약물이다. 1. HIF-PHI 복용량 선택 및 조정. Rosalasstat의 초기 용량, 2. HIF-PHI 사용 중 모니터링, 3. 부작용 및 예방 조치.
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이것은 Kuka Industrial Robots의 개발 및 Kuka Industrial Robot의 모션 제어 지침에 대한 마인드 맵입니다. 주요 내용에는 쿠카 산업 로봇의 역사, 쿠카 산업 로봇의 특성, 쿠카 산업 로봇의 응용 분야, 2. 포장 프로세스에서 쿠카 로봇은 빠르고 일관된 포장 작업을 달성하고 포장 효율성을 높이며 인건비를 줄입니다. 2. 인건비 감소 : 자동화는 운영자에 대한 의존성을 줄입니다. 3. 조립 품질 향상 : 정확한 제어는 인간 오류를 줄입니다.
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Fenômenos de interface
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- Descrição
Fenômenos de interface
1. Tensão interfacial
interface
definição
Zona de transição entre duas fases em contato próximo (várias camadas moleculares de espessura)
A interface ar-ar não existe! !
As propriedades da fase superficial e da fase a granel são muito diferentes Em sistemas gerais, o número de moléculas na fase de interface << na fase bulk
Sistemas com grandes áreas de superfície requerem considerações de fase interfacial por exemplo, névoa de água, cinza giz
Descreva o tamanho da área de superfície ---> Área de superfície específica a (s) Unidade: m^2/g
Fenômenos de interface
As forças sobre as moléculas na camada de interface são diferentes das forças sobre as moléculas internas, por isso exibem algumas propriedades especiais. Isso resulta em fenômenos de interface.
A particularidade da fase de interface
Moléculas da fase superficial estão sujeitas a forças especiais
f: força de atração para cima, a força do gás acima; F: força de atração para baixo, a força das moléculas abaixo; f<F--->As moléculas da fase superficial estão sujeitas a uma força resultante descendente
Moléculas da fase superficial têm energia especial
É preciso trabalho para mover moléculas a granel para a superfície
Os efeitos da interface não podem ser ignorados em sistemas altamente dispersos
superfície
Se uma das duas fases em contato próximo for um gás, ela será chamada de superfície.
1.1 Tensão superficial, trabalho superficial e função de Gibbs superficial do líquido "γ"
A causa raiz dos fenômenos de interface
As moléculas na camada superficial estão em um campo de força assimétrico - tensão interfacial
resultado
A superfície do líquido tem tendência a encolher automaticamente;
As moléculas da camada interfacial têm tendência a combinar-se espontaneamente, química ou fisicamente, com moléculas estranhas.
trabalho de superfície Área de superfície específica por unidade de área γ Unidade: J/m^2 (Trabalho de superfície específico resulta em aumento de energia molecular e aumento de área de superfície)
P.S.
O trabalho de volume causa alteração de volume
A energia elétrica causa mudanças no ΔrGm
Significado físico: Sob condições de temperatura constante, pressão constante e composição inalterada, mova infinitamente lentamente uma certa quantidade de moléculas da fase a granel para a fase superficial, aumentando a enorme área de superfície O trabalho realizado por unidade de área.
Função de Gibbs de superfície/energia superficial Unidade: J/m^2
Significado físico: A taxa de variação da função de Gibbs com área de superfície sob temperatura e pressão constantes.
ΔG=γ*ΔAs
Tensão interfacial γ Unidade: N/m, J/m^2
A força por unidade de comprimento que atua em uma interface de unidade de comprimento e faz com que a superfície do líquido encolha.
Direção - direção tangencial, comprimindo o nível do líquido
Entre as figuras geométricas com o mesmo volume, a forma esférica possui a menor área superficial.
Local de ação - superfície
Razão de existência
A força é assimétrica e as moléculas na fase superficial têm que entrar na fase bulk, diminuindo assim a área superficial.
A temperatura é constante e a tensão superficial é constante
Fatores que afetam a tensão interfacial (B: Propriedades da matéria)
①Relacionado à natureza da matéria
Quanto maior a interação intermolecular, maior γ
②Fase de contato
por exemplo.
③Temperatura e pressão
Caso limite: T--->Tc, γ-->0
À medida que T aumenta, as moléculas líquidas movem-se violentamente, a força interna das moléculas líquidas diminui, o grau de assimetria de força diminui e a tensão superficial diminui.
④Dispersão
Tensão superficial e tensão interfacial líquido/líquido de certos líquidos e sólidos
Função de Gibbs de superfície, trabalho superficial e tensão superficial são resultados da observação do mesmo fenômeno de ângulos diferentes, portanto seus valores são iguais e suas dimensões são as mesmas, todos g, mas seus significados físicos são diferentes.
1.2 Fórmula termodinâmica
Fórmula termodinâmica para sistemas multifásicos multicomponentes (considerando o trabalho de interface)
[Seleção de teste] Preste atenção à relação correspondente entre os subscritos e ()
Geralmente, este método não é usado para encontrar a tensão superficial.
Aplicação --- Explicar fenômenos de interface
Base: ΔG<0
1. Fenômeno: O líquido assume automaticamente uma forma esférica Explicação: A área superficial As diminui durante o processo, fazendo com que ΔG se mova na direção <0
2. Fenômeno: Superfícies sólidas e líquidas adsorvem automaticamente outras substâncias Explicação: O processo reduz a tensão interfacial γ....
2. Propriedades de superfície do líquido [interface g-l]
2.1 Pressão adicional na superfície curva do líquido [Teste resposta curta/cálculo]
Causas de estresse adicional
direção γ: tangente à bola
superfície líquida convexa
Depois que as forças que atuam nas duas tensões superficiais γ são decompostas, elas não podem ser completamente compensadas e combinadas em uma força descendente Δp; p(l): direção ascendente, força proveniente da elevação ascendente do líquido; p(g): sentido descendente, pressão do gás acima sobre o líquido; ------>p(l)=p(g) Δp
Superfície líquida côncava
Depois que as forças que atuam nas duas tensões superficiais γ são decompostas, elas não podem ser completamente compensadas e combinadas em uma força ascendente Δp; p(l): direção ascendente, força proveniente da elevação ascendente do líquido; p(g): sentido descendente, pressão do gás acima sobre o líquido; ------>p(g)=p(l) Δp
É especificado que o lado do centro de curvatura está "dentro": Δp=p (dentro) - p (fora) > 0
Cálculo da pressão adicional
Equação de Laplace
【Lembrar/Teste】 Δp=p(dentro)-p(fora)=2γ/r Direção: tangente à bola e em direção ao centro da depressão
Derivação
1.Δp=F/A 2. Direção Δp: aponta verticalmente para o centro do círculo, portanto a força correspondente F também deve estar na direção vertical. 3.γ*cosa: força descendente por unidade de comprimento (um ponto); 4. Força F é a força descendente resultante em cada ponto do perímetro externo
Para bolhas de sabão no ar, existem duas superfícies, a interna e a externa, ambas produzindo pressão adicional em direção ao centro da esfera, portanto, existem:
Plano da superfície da água: r=∞, Δp=0
Perceber
A equação de Laplace só é aplicável ao cálculo da pressão adicional em pequenas gotículas esféricas ou pequenas bolhas esféricas em líquidos.
A pressão dentro da superfície curva (côncava) > a pressão fora da superfície curva (convexa), Δp>0
Quanto menor r (raio), maior Δp; quanto maior r, menor Δp;
Superfície líquida plana r--->∞, Δp--->0
Δp sempre aponta para o centro da esfera
resumo
Pressão adicional é gerada pela pressão superficial
O valor da pressão adicional depende do raio de curvatura
PS:
direção da pressão adicional
Aplicação de pressão adicional
1. Fenômeno capilar --- calcule a altura crescente
Quando um tubo capilar é inserido em um líquido, o nível do líquido no tubo aumenta ou diminui, o que é chamado de fenômeno capilar. A essência é que há pressão adicional na superfície curva do líquido.
1. Se o nível do líquido não se mover e estiver na linha branca, então a pressão do líquido abaixo pode ser calculada <a pressão do líquido em ambos os lados 2. Como a superfície plana do líquido está em estado estacionário, o equilíbrio mecânico neste momento é p (g) = p (l)
r: raio do tubo capilar
resumo
sub tópico
2. Calcule a tensão superficial Δp=p(dentro)-p(fora)=2γ/r
1. Durante o experimento, bombeie o líquido no tubo capilar até o nível da superfície plana do líquido. 2. Pressão manométrica de medição de pressão diferencial
2.2 Superfície líquida curvada/pressão de vapor de saturação de pequenas gotículas [A influência de Δp em p*]
análise
Pressão de vapor saturado p*=f (T (l), p (l))
A quantidade física que descreve a vaporização do líquido pertence às propriedades do líquido; Numericamente = a pressão da fase gasosa no equilíbrio gás-líquido
Quanto maior for, mais fácil será a vaporização e menor será o ponto de ebulição.
p*&T(l)
Equação Gram-grama: p*=f(T(l))
PS: Derivação Gasificação reversível --- equilíbrio de fase (potencial químico igual ---> G igual)
À medida que a temperatura aumenta, p* aumenta
p*&p(eu)
Balanço térmico: T(l)=T(g) Equilíbrio de força: beicinho = p(l) Equilíbrio de fases: p(g)=p* Membrana semipermeável! =pistão:p(l)! =p(g) Equilíbrio gás-líquido: os potenciais químicos são iguais--u(g)=u(l)---G(l)=G(g)
Fórmula Kelvin [nota/teste]
superfície líquida convexa
pr:: pressão de vapor saturado da superfície p: pressão de vapor saturado Vm: volume molar do líquido
Derivação
Fayi
Método 2 Quando a superfície do líquido é plana, p(l)=p(g)--->Quando a superfície do líquido muda de uma superfície líquida plana para uma superfície líquida convexa, A pressão do líquido muda de p(l) para p(g) Δp=p(l) Δp [p(l): pressão original do líquido]
para concluir
A uma certa temperatura, quanto menor a gota, maior a pressão de vapor saturado [quanto menor r, maior pr] quando o raio é reduzido para 10^-9m, sua pressão de vapor saturado é quase três vezes maior que a do líquido plano; superfície
Superfície líquida côncava
Derivação
Fayi
Método 2
Resumir
1. A pressão de vapor pr da superfície líquida convexa > a pressão de vapor saturado p da superfície plana do líquido
A fase líquida com uma superfície líquida convexa tem maior probabilidade de vaporizar
2. O canhão e a pressão de vapor pr da superfície líquida côncava < a pressão de vapor saturado p da superfície plana do líquido
A fase líquida na superfície líquida côncava é mais fácil de liquefazer
2.3 Fenômenos específicos de interface causados por Δp
Estado metaestável e formação de nova fase
Estado metaestável: um estado que é termodinamicamente instável, mas pode existir de forma estável sob certas condições.
Motivo: É difícil gerar novas sementes de fase
Elimine o estado metaestável - adicione novas sementes de fase: zeólita, cristal de semente
O aumento na dispersão do sistema e a diminuição no tamanho das partículas fazem com que a pressão de vapor saturado das gotículas líquidas e das partículas sólidas seja maior do que a dos líquidos e sólidos comuns. Isto só precisa ser considerado quando o tamanho das partículas é muito pequeno.
Em processos como condensação de vapor, solidificação e ebulição de líquidos e cristalização de soluções, novas fases surgem do zero. O tamanho inicial é extremamente pequeno e a área superficial específica e a função de Gibbs superficial são muito grandes. difícil e alguns problemas ocorrerão. Estado especial - estado metaestável.
①Vapor supersaturado - chuva artificial
Teoricamente
Condições de liquefação: p(externo)>p*
Na verdade: não liquefeito - vapor supersaturado
causa
A pressão de vapor pr das gotículas extremamente pequenas recém-geradas (nova fase) > a pressão de vapor da superfície plana do líquido = a pressão atmosférica externa p [Quanto menor for r, maior será pr]
Solução
PS: Quando gás e líquido estão em equilíbrio, p(l)=p(g)
②Líquido superaquecido - fenômeno de colisão
Ebulição: o fenômeno da vaporização dentro de um líquido
Condições de ebulição: p*>p(fora)
Se o nível do líquido for muito raso
p(externo)=101,325kPa
Se o nível do líquido for muito profundo (fundo do mar)
p (fora) representa a pressão na posição de ebulição // a pressão do gás fora da bolha
causa
Pressão de bolha pequena pr > pressão atmosférica externa
É difícil para as bolhas estourarem e ferverem, e o ponto de ebulição verdadeiro T >> quando as pequenas bolhas saem da superfície do líquido resulta em uma fervura irregular.
Método de eliminação: Adicionar zeólita
③Líquido super-resfriado
Causa: A uma certa temperatura, a pressão de vapor saturado de cristais minúsculos > a pressão de vapor saturado de cristais comuns
ur: estado de partículas pequenas; ur>u, porque o material muda na direção de baixo potencial químico, pequenas partículas se dissolvem
Ps: Quando a fase está em equilíbrio, u(s)=u(l)
④Solução supersaturada
Causa: Na mesma temperatura, a solubilidade de pequenas partículas > a solubilidade de cristais comuns
Método de eliminação: coloque em cristal de semente
Resumo do capítulo
Fórmula principal
conceito básico
Tipo de cálculo
5. Aplicação de química de superfície
1. Surfactante
Geralmente, as moléculas de surfactante são compostas por grupos polares hidrofílicos (grupos hidrofílicos) e grupos não polares hidrofóbicos (lipofílicos).
o arranjo das moléculas
Primeiro, o grupo hidrofóbico é empurrado para fora da superfície da água e se estende para o ar, enquanto o grupo hidrofílico permanece na água. Como resultado, as moléculas do surfactante são orientadas e dispostas na interface para formar um filme superficial de molécula única;
Em segundo lugar, as moléculas de surfactante dispersas em água combinam-se entre si com as suas partes não polares para formar agregados multimoleculares com grupos hidrofóbicos voltados para dentro e grupos hidrofílicos voltados para fora, que são chamados colóides associativos ou micelas.
pressão superficial
As moléculas no filme superficial sofrem movimento térmico no plano bidimensional e exercem pressão nas bordas circundantes, o que é chamado de pressão superficial. Na direção oposta à tensão superficial, a tensão superficial é reduzida.
concentração crítica de micelas
Concentração mínima de surfactante necessária para formar micelas críticas
Mudanças nas propriedades dos surfactantes
2. Aplicação e classificação de surfactantes
5. Superfície da solução
análise
Superfície líquida: reduza a área de superfície ----dobre (A tensão superficial não pode ser alterada e é uma constante)
Superfície sólida: reduzindo forças assimétricas ---- adsorção (gás)
Interface sólido-líquido --- fenômeno de umedecimento
A razão fundamental para esses fenômenos de superfície: forças assimétricas nas moléculas da fase superficial e incorporar a espontaneidade na termodinâmica
Inspirar
Determine se existe/ocorre um fenômeno de interface<--->G<0
Solicita que o fenômeno ocorra ---> Reduzir a tensão superficial γ // Reduzir a área de superfície As
extensão
Superfície da solução: Reduza a tensão superficial alterando a composição da fase superficial (A tensão superficial da solução está relacionada à composição da superfície)
Fenômenos de adsorção superficial de soluções
razão essencial
A concentração da fase superficial σ da solução não é igual à concentração da fase global.
Sob temperatura constante e pressão constante, γ~f (cB)
Obtido através de experimentos
Ⅰ: cB aumenta, γ aumenta, G aumenta, fB aumenta
Ⅱ: cB aumenta, γ diminui, G diminui e fB diminui
Ⅱ: cB aumenta, queda de γ diminui, queda de G diminui, queda de fB diminui
Causa
Classifique a situação de força e a situação G: f está positivamente relacionado a G
a.fa>fb Resultado: adsorção positiva G<0, espontâneo
Análise de força
a tende a entrar na fase bulk, a concentração de B na fase superficial > a concentração de B na fase bulk --- > a concentração de B na fase de interface aumenta
Pesquisa Termodinâmica
À medida que a entra na fase bulk, a concentração da fase superficial a diminui, fa diminui e G diminui
B é uma substância tensoativa
b.fa<fb Resultado: adsorção negativa G<0, espontâneo
Análise de força
B tende a entrar na fase bulk, e a concentração de B na fase superficial <a concentração de B na fase bulk ---> a concentração de B na fase de interface diminui
Pesquisa Termodinâmica
O mesmo que acima
A é uma substância tensoativa
Ps
Substâncias tensoativas: componentes que suportam menos força (componentes que podem reduzir a tensão superficial)
resultado
O fenômeno de adsorção superficial torna as substâncias tensoativas na fase superficial relativamente enriquecidas.
Descrição - Capacidade de adsorção superficial (excesso superficial) [Pode descrever quantitativamente a adsorção positiva e a adsorção negativa]
propor
definição
A diferença entre a quantidade de soluto na fase superficial por unidade de área superficial e a quantidade de soluto dissolvido na fase principal com uma quantidade igual de solvente na fase superficial
Derivação
Se houver n(a), n(b) na fase superficial e N(B) na fase granel
N(B): A quantidade de substância soluto dissolvida na fase a granel por um solvente com a mesma quantidade de substância que n(a) na fase superficial.
por exemplo, se houver 10 mol de solvente na fase superficial, quantos mols de soluto podem ser dissolvidos na fase principal por esses 10 mol de solvente?
Nota: N(B) não representa a quantidade de B na fase bulk, mas é uma propriedade relacionada a a na fase superficial - uma medida do número de mols de b que podem ser dissolvidos com o mesmo número de mols de a na fase superficial.
Regulamento
Cálculo da quantidade de adsorção superficial - isoterma de adsorção de Gibbs··
Processo de derivação específico
a. Fase corporal
Fórmula de Gibbs-Duhem
Derivação
Definir fórmulas Fórmulas termodinâmicas
definir fórmula
fórmula termodinâmica
Combine os dois para obter a fórmula
b. Fase de superfície
Fórmula de Gibbs-Duhem
Derivação
Definir fórmulas Fórmulas termodinâmicas (Observe a contribuição da tensão superficial)
definir fórmula
fórmula termodinâmica
Combine os dois para obter a fórmula
Regulamento
Como obter a magnitude da forma parcial?
Meça a curva de relação γ~c da substância B para obter a inclinação na concentração alvo, obtendo assim a quantidade de adsorção superficial
Quantidade máxima de adsorção superficial: a fase superficial é ocupada por B
calcular
Aplicação - Determinação da área molecular a (m) de substâncias tensoativas
análise
Isoterma de Langmuir
Durante a adsorção de camada única, quando a quantidade máxima de adsorção é atingida, a área das moléculas do gás pode ser obtida.
Quando a quantidade máxima de adsorção superficial é atingida, a fase superficial é completamente ocupada por B. Qual é a área molecular superficial de B neste momento?
Fórmula de adsorção
sou: área de uma molécula de soluto
L: Constante de Avogadro =6,02214076×10²³
4. Interface sl sólido-líquido
Espalhe e umedeça
umedecer
O processo pelo qual o gás é substituído por líquido em uma superfície sólida. superfície sg ---> superfície sl
Modelo geral de umedecimento
Equação de Young
1. O ponto O é a intersecção das interfaces s, l e g: existem três tipos de tensões interfaciais 2. Direção γ (l): a direção na qual a área superficial do líquido diminui. 3. Direção γ(s): a direção na qual a área superficial do sólido diminui. 4. Direção γ (ls): a direção na qual a área superficial da interface sólido-líquido diminui. 5. Ângulo de contato q: o ângulo entre a linha tangente entre a interface sl e a interface gl
Classificação
Molhar [processo espontâneo]
definição
O processo no qual superfícies sólidas e superfícies líquidas são substituídas por interfaces SL
leis da termodinâmica
ΔGa
Derivação
1.ΔG(l)=G(estado final)-G(estado inicial)=0-γ(l)*As 2.ΔGa=ΔG/As---->Quanto menor o ΔGa, maior o grau de umedecimento 3.w'(a): Trabalho de umedecimento (=diferença na tensão superficial [apenas γl é fácil de obter]), J/m^2 ----> Quanto maior o trabalho de umedecimento, maior o grau de umedecimento
É espontâneo?
sim
encharcado
definição
O processo no qual a superfície sólida é completamente substituída pela interface SL
A lei da termodinâmica ΔGi
ΔGl=0: A área superficial do líquido permanece inalterada antes e depois da molhagem. w'(i): Trabalho de umedecimento (=diferença na tensão superficial [apenas γl é fácil de obter]), J/m^2---->Quanto maior o trabalho de umedecimento, maior o grau de umedecimento
É espontâneo?
q<=90°
Molhar/molhar espontaneamente
q=180 [s e eu apenas tocamos/a área de contato tem apenas o tamanho de 1 ponto]
Completamente não molhante [situação ideal]
90°<q<=180°
Não úmido
q=0
Completamente molhado // espalhado
PS: É melhor avaliar o tamanho dos ΔGs através do cálculo de S para determinar se ocorreu propagação.
espalhar
definição
Uma pequena quantidade de líquido se desdobra espontaneamente na superfície sólida, substituindo a superfície sólida pela interface SL
Lei termodinâmica ΔGs
S: Coeficiente de espalhamento, diferença na tensão interfacial, J/m ^ 2 ---> Quanto maior o coeficiente de espalhamento, maior será o grau de espalhamento e mais fácil será a propagação.
É espontâneo?
q=0
espalhar espontaneamente
PS: É melhor avaliar o tamanho dos ΔGs através do cálculo de S para determinar se ocorreu propagação.
adsorção superficial de soluções
(1) Adsorção superficial e tensão superficial da solução
Quando um soluto é adicionado a um solvente, a tensão superficial da solução muda
adsorção na superfície da solução
O fenômeno de que a concentração de soluto na camada superficial de uma solução é diferente daquela na fase global
Um equilíbrio é alcançado entre a adsorção superficial e a difusão da concentração.
(2) isoterma de adsorção de Gibbs
Quantidade de adsorção superficial (quantidade de excesso de superfície) G
A quantidade de material contendo soluto na camada superficial por unidade de área superficial é A diferença na quantidade de soluto contida na mesma quantidade de solvente no corpo da solução, a unidade é mol/m2
Isoterma de adsorção de Gibbs
Na fórmula, g é a tensão superficial ec é a concentração aparente da solução.
Medindo a tensão superficial de uma solução à medida que ela muda com a concentração, o excesso superficial em diferentes concentrações pode ser calculado.
3. Superfície sólida [especialmente interface g-s]
adsorção de superfície sólida
Diferentes partes da superfície sólida têm diferentes atividades de adsorção e catalítica
Adsorção: O fenômeno em que a concentração de uma substância em uma superfície sólida ou líquida é diferente da concentração aparente.
por exemplo, o gás é adsorvido na superfície externa do sólido
adsorvente
Substâncias sólidas com capacidade de adsorção
Adsorventes comumente usados
Sílica gel, peneira molecular, carvão ativado, etc.
adsorver
substância adsorvida
equilíbrio de adsorção
Taxa de adsorção = equilíbrio dinâmico estabelecido pela taxa de dessorção
(1) Adsorção física e adsorção química [Essência: diferentes poderes de adsorção]
adsorção física
Diagrama esquemático
adsorção química
Número de camadas de adsorção!
Adsorção física/química são processos exotérmicos
(2) Descreva o processo de adsorção --- quantidade de adsorção
Capacidade de adsorção (comumente usado Va)
No equilíbrio de adsorção, o número de moles de gás adsorvidos por unidade de massa de adsorvente ou o volume que ocupa sob condições padrão Unidade: mol/kg, m^3/kg
PS: Volume de gás a 0 ℃, estado p (atm) --->V0=22,4L/mol
V: volume de gás adsorvido em condições padrão
Fatores de influência
Para um determinado sistema adsorvente e adsorbato, quando o equilíbrio de adsorção é alcançado, A quantidade de adsorção é uma função da temperatura e da pressão do adsorbato.
A adsorção é equivalente à liquefação. Quanto maior a pressão, maior a quantidade de adsorção.
isoterma de adsorção
5 tipos de isotermas de adsorção
Domine a Curva Classe I
[Escolha] O que é adsorção em monocamada?
PS: Ideias
Fórmula empírica - isoterma de Freundlich [pressão média] (Descreve a adsorção em monocamada)
k, n estão relacionados à temperatura
vantagem
Forma simples, fácil de usar, ampla gama de aplicações (pressão média).
Pode ser usado para calcular a adsorção de monocamada em interfaces g-s e l-s
deficiência
O significado físico de k e n não é claro e o mecanismo de adsorção não pode ser explicado. valor n: (0, 1)
k: capacidade de adsorção à pressão unitária. T aumenta, k diminui e a capacidade de adsorção diminui.
n: entre (0, 1), refletindo a força da influência de p em V(a)
Isoterma de adsorção de Langmuir (teoria de adsorção em monocamada) [Teste (sem cálculos, as alterações devem ser analisadas com base em fórmulas)]
Suposições básicas do modelo
(1) Adsorção em monocamada
(2) A superfície sólida é uniforme e a capacidade de adsorção é a mesma em todos os lugares (o calor de adsorção é constante e não tem nada a ver com a cobertura);
(3) As moléculas adsorvidas na superfície sólida não interagem umas com as outras.
(4) O equilíbrio de adsorção é um equilíbrio dinâmico
Isoterma de adsorção de Laugmuir [nota]
Formulário 1
"Utilização ativa do site"
O processo de derivação
Núcleo: v (adsorção) = v (dessorção) Quantidade descritiva: A (g) ---p M (s) ---N&q; N: sítio de adsorção (sítio ativo) q: cobertura k1: constante de taxa de adsorção k-1: constante de taxa de dessorção b=k1/k(-1): coeficiente de adsorção (semelhante à constante de equilíbrio)
Coberturaq
Coeficiente de adsorção b [Constante de equilíbrio]
Descreva o grau de adsorção
b=f(T)
Quanto maior for b, maior será a quantidade de adsorção e maior será o grau de adsorção.
Métodos de medição
Formulário 2
Encontre a quantidade de adsorção
A relação entre q e Vm(a)
Vm(a): capacidade máxima de adsorção, ou seja, a capacidade de adsorção quando a superfície sólida está apenas coberta por uma camada de gás [Não é igual ao valor limite da verdadeira capacidade de adsorção]
Em pressões mais baixas, q deve aumentar à medida que a pressão de equilíbrio aumenta
Quando a pressão é alta o suficiente, quando as moléculas de gás preenchem uma camada na superfície sólida, q deve tender a 1 ---> Vm(a)
discutir
A isoterma de adsorção de Laugmuir pode descrever melhor as características de adsorção da isoterma de adsorção tipo I em diferentes faixas de pressão.
1 Quando a pressão é muito baixa ou a adsorção é fraca (b é muito pequeno), bp<<1, a fórmula é
2. Quando a pressão ou força de adsorção é moderada, a quantidade de adsorção V(a) tem uma relação curva com a pressão de equilíbrio p.
3. Quando a pressão é alta o suficiente ou a adsorção é forte, bp>>1, então
aplicativo
a. Encontre a área da superfície molecular a (m)
Derivação
L: Constante de Avogadro V0: O volume de 1 mol de gás em condições padrão = 22,4L/mol
b. Encontre a(s) área(s) de superfície específica(s) do material [use menos, apenas saiba]
Isotermia de adsorção BET e teoria de adsorção de camada multimolecular [atualmente a teoria mais comumente usada e convencional]
“BET” é a primeira letra dos nomes dos três proponentes
Suposições básicas
(1) Adsorção e dessorção são equilíbrios dinâmicos
(2) A superfície é uniforme e a capacidade de adsorção é a mesma em todos os lugares
(3) Adsorção de camada multimolecular
a. Ao adsorver, não é necessário esperar que a primeira camada esteja cheia antes de absorver a segunda camada.
b. A primeira camada é o calor de adsorção química.
c. O calor de adsorção acima da segunda camada é igual e é o calor de condensação.
PS: O fenômeno de adsorção de sólidos de líquidos
Quantidade de adsorção n (a)
A quantidade de soluto adsorvido de uma solução por unidade de massa de um sólido (Reduza a concentração da solução)
Variante da isoterma de adsorção de Langmuir b: constante, c: concentração quantitativa da substância
(3) Termodinâmica de adsorção
A adsorção é um processo espontâneo (a tensão interfacial γ diminui, ΔG diminui)
ΔS<0,ΔH<0
Entalpia de adsorção molar ΔadsHm
Perceber
b=k1/k（-1） Coeficiente de adsorção-constante de equilíbrio
Usado para descrever o grau de adsorção (A quantidade de adsorção)
ΔadsHm entalpia de adsorção molar
Usado para descrever a força de adsorção (O tamanho da força entre a adsorção/se é fácil cair após a adsorção)
Método de cálculo
Derivação
contornos de adsorção
significado
Uma certa quantidade de gás atinge o equilíbrio de adsorção na superfície sólida, e a relação entre T e p é estudada.
1. Equilíbrio de adsorção ---> Os potenciais químicos da fase a granel e da fase superficial do gás são iguais e Gm é igual. 2.Vm(σ) é insignificante em comparação com Vm(g) 3.g é considerado ig 4.S=H/T
Semelhante à equação de Kirk (Descreva a taxa de variação da pressão P com a temperatura T quando o sistema de componente único está em equilíbrio de fase) L é a entalpia de mudança de fase, T é a temperatura de equilíbrio de fase, R é a constante do gás
Interface sólido-líquido! = Superfície sólida