Miért kitüntetett a felületi pozíció?1. Felületi szegregáció

1

felületi feszültség



mJ/m

vagy

mN/m kölcsönhatás He(l) 0,308

diszperziós

n-hexán 18 diszperziós

víz 72 H-híd

Hg(l) 472 fémes kötés

BaSO

10

ionrács

intenzív sajátság, munka/felület; erő/út

,

  

   _{s p T}   G

 A

27

Miért kitüntetett a felületi pozíció?

1. Felületi szegregáció

28

A felületi többletenergiát csökkentő folyamatok

szemcsehatár

29

B fémmel dopolt A fém

erős felületi BA khatás

deszorpciós hő A-ról > párolgáshő V V

szegregáció V

Kénnel szennyezett nikkel

3 2. Kontakt nedvesedés

S/G + folyadékcsepp S/L + L/G S áll.



= 

+ 

cos 

teljes szétterülés  = 0°

Thomas Young

1773-1829 Angol orvos és fizikus, polihisztor

31

Deszorpció: a feldúsult/megkötődött molekulák/atomok eltávolítása 3. (Ad)szorpció

DINAMIKUS egyensúlyra vezető folyamat Adszorpció: feldúsulás határfelületen

32

Fiziszorpció Kemiszorpció Kölcsönhatás nem specifikus,

másodlagos kölcsönhatások kémiai reakció, elektroncsere

Entalpia tipikusan 5-80 kJ/mol (vö. kondenzációs hő) függ a molekula méretétől és polaritásától

tipikusan 40 - 800 kJ/mol (vö. reakcióhő, kémiai kötésekkel azonos nagyságrend) Határfelületi réteg

vastagsága lehet többrétegű egy réteg

Kinetika gyors, nem aktivált folyamat változó, gyakran aktiválási energia kell

Hőmérséklettartomány a gáz forráspontja közelében (pl. Xe < 100 K, CO2 < 200 K)

nincs hőmérsékleti korlát (a jellemzőT az adott kémiai reakciótól függ)

Egyéb

nem-disszociatív, reverzibilis,

nincs különbség a kristálytani helyek között

gyakran disszociációval jár irreverzibilis

kristálytani pozícióra érzékeny

Fizi- és kemiszorpció összehasonlítása

A felületi többletenergia csökkentése

Spontán folyamat

5

V

= A

t

   

Vs t

s

s

0 0

n cdV A cdz







0

n A cdz c V

 

s g g

n n c V

g,0 s g

szil szil,0

V  V  V  V  V  V A szorpció mennyiségi leírása



 

n n c V

V

=V

+V



 



n n c V c V





s g s

n n c V HA c

kicsi V

V



n

n

A határfelületi (

) rétegben:

A teljes:

Az adszorpció okozta többlet

Termodinamikai függvények

Szabadenergia F = U-TS

  

  

  

  

g szil

g szil

g szil

g szil

U U U U

H H H H

S S S S F F F F









36

Az adszorpciós egyensúly termodinamikai feltétele

   ^g  _szil F F F F

Adszorpció: dn ^ > 0



   

   

  

         

    



 

 

   

 

  

s s

g T,V,

szil

A ,n T,A T,V T,A

F F F

n 0

F n

n n

0 (fiziszorpció)

dn dn 

 dn

 0 Zárt rendszerben:



 

         

     

   

  

  

 

s

g g

T,

T,A T,V V

g F

n

F F

n n

  =  ^g



 

n n n

, , ,

 0

  

  

 

F n

37

Adszorpció S/G határfelületen

elválasztástechnika

szilárd felületek minősítése anyagtudomány

Mindig előfordul, ha szilárd felület gázzal érintkezik

környezeti folyamatok

környezetvédelem

gázelválasztás és tisztítás

7 Az adszorpció a teljes

hozzáférhető (külső és belső) felületen végbemegy

Mérés:

( , )

, , ( )

s s s

p T T

m n V  f p

( )

s

V  f p

Az adszorpció mértéke

39

egyensúlyra vezető folyamat