Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek. Szőri Milán: Kolloidkémia

Hasonló dokumentumok
A kolloidika alapjai. 4. Fluid határfelületek

Többkomponensű rendszerek. Diszperz rendszerek. Kolloid rendszerek tulajdonságai. Folytonos közegben eloszlatott részecskék - diszperz rendszerek

Határfelületi jelenségek: szétterülés és nedvesítés

NEDVESEDÉS (KONTAKT NEDVESEDÉS TANULMÁNYOZÁSA TENZIDOLDATOKKAL)

Kész polimerek reakciói. Makromolekulák átalakítása. Makromolekulák átalakítása. Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása cellulóz, PVAc

Számítógépek és modellezés a kémiai kutatásokban

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Szilárd gáz határfelület. Berka Márta 2009/2010/II

Kolloidkémia 4. előadás Határfelületi jelenségek I. Gázok és gőzök adszorpciója szilárd felületeken Adszorbensek Szőri Milán: Kolloidkémia

Határfelületi jelenségek: felületi feszültség koncepció

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

Határfelületi jelenségek: szétterülés és nedvesítés

ZERVES ALAPANYAGOK ISMERETE, DISZPERZ RENDSZEREK KÉSZÍTÉSE

Adszorpció, fluid határfelületeken. Bányai István

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Szilárd gáz határfelület. Bányai István 2016 DE Fizikai Kémiai Tanszék

Kolloidkémia 1. előadás Első- és másodrendű kémiai kötések és szerepük a kolloid rendszerek kialakulásában. Szőri Milán: Kolloidkémia

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek. N m J 2

Az elektromos kettősréteg. Az elektromos potenciálkülönbség eredete, értéke és az azt befolyásoló tényezők. Kolloidok stabilitása.

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

6. Oldatok felületi feszültségének meghatározása. Előkészítő előadás

Határfelületi jelenségek: felületi feszültség koncepció

SZILÁRD/GÁZ HATÁRFELÜLETI ADSZORPCIÓ

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Határfelületi reológia vizsgálata cseppalak analízissel

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Művelettan 3 fejezete

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

rugós erőmérő parafa dugó kapilláris csövek drótkeret cérnaszállal műanyag pohár víz, mosogatószer

10.) Milyen alakja van az SF 4 molekulának? Rajzolja le és indokolja! (2 pont) libikóka; indoklás: 1 nemkötő és 4 kötő elektronpár

Kolloidkémia 5. Előadás Kolloidstabilitás. Szőri Milán: Kolloidkémia

5. előadás

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek E A J 2. N m

Folyadékok és gázok mechanikája

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

Célkitűzés/témák Fehérje-ligandum kölcsönhatások és a kötődés termodinamikai jellemzése

Jedlovszky Pál Eszterházy Károly Egyetem, Kémiai és Élelmiszerkémiai Tanszék Tanszék, 3300 Eger, Leányka utca 6

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Szűrés. Gyógyszertechnológiai alapműveletek. Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológia és Biofarmáciai Intézet

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

PhD kutatási téma adatlap

Folyadékok és szilárd anyagok

Halmazállapot változások

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

Halmazállapot-változások vizsgálata ( )

Felületi feszültség: cseppfolyós-gáz határfelületen a vonzerő kiegyensúlyozatlan: rugalmas hártyaként viselkedik.

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Talajmechanika. Aradi László

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Molekulák, folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok

Radioaktív nyomjelzés

Kolloidkémia. 2. Előadás Asszociációs kolloidok

FELÜLETI FESZÜLTSÉG. Jelenség: A folyadék szabad felszíne másképp viselkedik, mint a folyadék belseje.

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

Folyadékok és gázok mechanikája

Inverz módszerek kidolgozása a molekuláris kölcsönhatások vizsgálatára folyadékkromatográfiában. az OTKA számú kutatás szakmai zárójelentése

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Hidrosztatika, Hidrodinamika

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

100 o C víz forrása 212 o F 0 o C víz olvadása 32 o F T F = 9/5 T C Példák: 37 o C (láz) = 98,6 o F 40 o C = 40 o F 20 o C = 68 o F

Adszorpció folyadék-szilárd határfelületen /II Bányai István

Folyadékok és szilárd anyagok sűrűségének meghatározása különböző módszerekkel

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Kolloid állapotjelzık. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

6. Blokk Felületi feszültség mérése folyadék/gáz határfelületen

Fafizika 4. előadás fa-víz kapcsolat II. Szorpciós jelenségek, hiszterézis

A nagytermi gyakorlat fő pontjai

Légköri termodinamika

Rezervoár kőzetek gázáteresztőképességének. fotoakusztikus detektálási módszer segítségével

Elegyek. Csonka Gábor 2008 Általános Kémia: oldatok 1 dia

Gőz-folyadék egyensúly

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Kémiai reakciók sebessége

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

77. Mit értünk pozitív, ill. negatív adszorpción? Víz-levegő határfelületen mely anyagokra jellemző, és miben nyilvánul meg?

Anyagtudomány BMEGEMTMK02, 4 krp (2+0+1/v) Ajánlott segédanyagok. Határfelület-kohézió-adhézió

Tiszta anyagok fázisátmenetei

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

AZ ANYAGI HALMAZOK ÉS A MÁSODLAGOS KÖTÉSEK. Rausch Péter kémia-környezettan

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2017/18-es tanév

Víz. Az élő anyag szerkezeti egységei. A vízmolekula szerkezete. Olyan mindennapi, hogy fel sem tűnik, milyen különleges

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

Átírás:

Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek 1

Határfelületi rétegek 2 Pavel Jungwirth, Nature, 2011, 474, 168 169.

/ határfelületi jelenségek 3

Antonov szabály a részecskékre ható erő a felületen aszimmetrikus, a felületi feszültség a két folyadékra jellemző érték (γ 1, γ 2 ) közé esik: γ 12 = γ 1 γ 2 Eltérés csak amifipoláris molekuláknál Felületaktív molekula csökkenti a határfelületi feszültség csökkentésére (molekulákat orientál) γ 1 γ 2 γ 1 γ 2 γ 12 Eltérés! Felületaktív molekula http://www.peeri.org/science/interfacial.htm 4

Határfelületi feszültség mérése Donnan-féle sztalagmométer (mérés Donnan pipettával) V: a Donnan-pipetta két jele közötti térfogat, r: a pipetta végének belső sugara, F: korrekciós függvény n: cseppszám ismerete γ 12 = V ρgf nr ρ 1 ρ = ρ 2 -ρ 1 > 0 ρ 2 5 http://www.megapharma.hu/gaalati/tudomany/page12/files/kolloiddonnan

G /G határfelületi jelenségek 6

Oldatok felületi feszültsége G Kapillárinaktív anyagok dγ dc > 0 dγ dc < 0 dγ dc < 0 dγ dc > 0 Pozitív adszorpció felületaktív anyagok Kapilláraktív anyagok Negatív adszorpció Chem. Rev. 2006, 106, 1259-1281. Kapillárinaktív anyagok 7

Ionos oldat (elektrolit) koncentráció profilja G Ionadszorpció (töltés!) Chem. Rev. 2006, 106, 1259-1281. 8

Adszorpció /G határfelületen G 9

Határfelület szerkezetvizsgálata G Kísérleti eszközök: Nagynyomású fotoelektron spektroszkópia (HiPPE) Nemlineáris elektron és rezgési spektroszkópiák (HG, VFG) Pásztázó elektronmikroszkóp (EM) Ionágyú kísérletek Metastabil ütközési elektronspektroszkópia (MIE) zimulációk: Molekuladinamikai szimulációk (MD) 10

Felületi feszültség mérése G http://philschatz.com/physics-book/contents/m42197.html 11

Gyűrűkiszakításos módszer G γ = F max 4rπ F max https://www.youtube.com/watch?v=fw5thd2ci F t 12

emezkiszakításos módszer G γ = F Kcosθ K: kerület 13

/ határfelületi jelenségek https://str.llnl.gov/str/janfeb06/chwegler.html 14

Folyadékadszorpció gyakorlati jelentősége / határfelületen történő feldúsulás igen sok (ipari) technológia alapja: folyadékkromatográfiás eljárásoknak, hasznosítják a heterogén katalízisben víztisztítási eljárás, oldószerek megtisztítása kis mennyiségű szennyezőktől színtelenítés (pl. az élelmiszeriparban) festés (textilipar), flotálás (pl. ércdúsítás) olajkitermelés mosás http://www.vilaglex.hu/exikon/html/flotalas.htm 15

Immerziós entalpia (ΔH w ) Hasonlóan a G/-hoz, a / folyadékfázis molekulái is igyekeznek a többletenergiát csökkenteni a szilárd fázis felületén a korábbi (/G) határfelületi réteg helyett egy (/) határfelület jön létre, melynek termodinamikai következménye a folyamat során fellépő exoterm hőeffektus: H w = H / H /G Összefüggés a felületi feszültség (γ /G ), peremszög (θ) és az immerziós entalpia között: dcosθ H w = Tγ /G dt 0 (γ /G T dγ /G dt )cosθ (γ /G T dγ /G dt )cosθ Adamson, A. W.; ing, I. AdV. Chem. 1964, 43, 57. 16 Melrose, J. C. J. Colloid ci. 1965, 20, 801.

Többkomponensű folyadékok adszorpciója / kontaktus létrehozásának pillanatában valamennyi felületi kötőhely borított folyadékfázis molekulái versengenek a felületi kötőhelyekért, erősebb kölcsönhatást mutató komponens(ek) felületi feldúsulása kicserélődési mechanizmussal a folyadékfázison belüli kölcsönhatások és a folyadékfázis komponenseinek a határfelülettel kialakított kölcsönhatásai határozzák meg. 17

Elegyadszorpciós többletizotermák I. Kétkomponensű korlátlanul elegyedő folyadékok esetén: 18

Elegyadszorpciós többletizotermák II. tömbfázis és a határfelületi réteg összetétele megegyezik: 0 19

Elegyadszorpciós többletizotermák III. chay Nagy-féle osztályozás többletizotermák egyedi izotermák 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 20

Elegyadszorpciós többletizotermák IV. Fajlagos felületigény meghatározás Fiziszorpció esetén feltételezhető a monomolekulás adszorbeált réteg Az adszorbens fajlagos felületét (A s ): (A s ) 21

Elegyadszorpciós többletizotermás példák aktív szénen (apoláris) Paligorszkitonon (poláris) többletizoterma : etanol-benzol egyedi izoterma : n-propanol-benzol i-propanol-benzol http://www.geomania.hu/asvany.php?asvid=261 22

Adszorpciós többletizotermák Híg oldatok esetén (x i 0): gázadszorpciós izotermák: Hasonló izotermák a gázadszorpciós izotermához: I. típus III. típus VI. típus 23

Adszorpciós többletizotermák értelmezése 24

Nagyméretű planáris festékmolekulákat gyakran alkalmaznak a fajlagos (külső) felület becslésére 25

G G// határfelületi jelenségek 26

zilárd felületek kontakt nedvesedése G Tapasztalat: Elméleti háttere: γ /G γ /G γ / Young-egyenlet: γ /G = γ / + γ /G cosθ (Hidroapatikus vagy lipoaptikus) Víz hidrofil felületen 27

Peremszög mérés a nedvesedés mértéke G zétterítő szilárd felület zétterülő folyadék Peremszög Víz Higany zén-tetraklorid Platina 0 Hevített üveg <2 Üveg <20 142 Kvarc 5 0 Grafit 86 Polietilén 90 Korom 95 0 Parafin 108 65 http://www.dataphysics.de/fileadmin/user_upload/produkte/oca/oca_15ec/oca15ec_01.jpg 28

Kapilláris hatás γ /G γ /G G Üveg Üveg γ / γ /G = γ / + γ /G cosθ Egyensúly rendszerekben mindig: γ>0 θ cosθ Viszonyok Értelmezés Elnevezés <90 Pozitív γ /G > γ / Kisebb munka kell a folyadékszilárd felület kialakításához mint a szilárd-gázéhoz Adhézió 90 0 γ /G = γ / >90 Negatív γ /G < γ / Kisebb munka kell a szilárd-gáz felület kialakításához mint a szilárd-folyadékéhoz Kohézió Adhézió Kohézió 29

Felületi érdesség szerepe: Nanomorfológia G 14 μm átmérő 30 μm magasság n-hexatriakontán kristályok http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/368/1929/4713 30

ótusz effektus a festékgyártásban G Peremszög hiszterézis: http://www.sto.com/93147_en-brochures-otus_effect_facade_coatings.pdf 31

32