Részecskeméret vs. felület1 kocka10

(1)

Részecskeméret vs. felület

1 kocka 10³ kocka 10²¹ kocka

Felületi és tömbfázisbeli részecskék aránya felület/térfogat arány

A fajlagos felület fogalma: egységnyi tömegű anyag felülete

19

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0E-7 1.0E-6 1.0E-5 1.0E-4 1.0E-3 1.0E-2 1.0E-1 1.0E+0

R,cm

felületi molekula/ összes

1 ezrelék 1 %

már nem elhanyagolható a felület szerepe

10 %

R<10 nm nanotechnológia más tulajdonságok

A FELÜLETEN LÉVŐ MOLEKULÁK HÁNYADÁNAK VÁLTOZÁSA A MÉRETTEL

kolloid nano

(2)

21

felületi feszültség



fel  s

dW dA

,

  

   _{s p T}   G

 A

^{293 K} mJ/m²vagy

mN/m kölcsönhatás He(l) 0,308 ^{2,5 K} diszperziós n-hexán 18 diszperziós

víz 72 H-híd

Hg(l) 472 fémes kötés

BaSO₄ 10³ ionrács

A HATÁRFELÜLETBEN LÉVŐ MOLEKULÁK ENERGIATÖBBLETTEL RENDELKEZNEK

felületi munka

Ha egy folyadékmolekulát a felületi rétegbe akarunk juttatni, akkor annak erőt kell legyőznie.

  

 V

_m^{2 3}^/

k T

_E

(

_C

T 6 )

  2 10 J / (K mol )

⁷



^2/3

k

E

Eötvös L.

A felületi feszültség hőmérsékletfüggése:

(3)

r

p_L p_V

csepp

A felületi feszültség miatt a csepp belsejében többletnyomás van





  2

 

LV L V

L V

p p

r

p p p Young-Laplace

1. Görbült felületek tenziója

23

A felületi többletenergiával kapcsolatos jelenségek

Buborék átmérő (2r) (µm)

Δ p (Pa)

Δ p (atm)

1000 288 0.00284

3.0 96000 0.947

0.3 960000 9.474







2 Vm

p p e

rRT Folyadékcsepp

p_a sík felület feletti telítési gőznyomás T hőmérsékleten

V_ma folyadék móltérfogata ra csepp sugara

p

izoterm desztilláció jelensége

Telítési gőznyomás az rgörbületi sugarú folyadékcsepp felszín közelében

p

(4)

25

–2



 ^rRT^Vm

p p e



p

r

Gőzüreg (buborék,pórus)

p_a sík felület feletti telítési gőznyomás T hőmérsékleten

V_ma folyadék móltérfogata ra buborék sugara

Telítési gőznyomás az rgörbületi sugarú buborék felszín közelében

p_

2. Kapillárisemelkedés

  

2 cos

hidroszt

h g p r

  

 ² 2r



cos



r

 

h g

 peremszög

(5)

 peremszög

_SV = _SL + _LV cos

szétterülés  = 0

Young egyenlet 3. Kontakt nedvesedés

27

_SV - _SL= _LV cos

felületaktív anyagok: kettős természet (amfifil) 2. A FOLYADÉKFÁZIS TULAJDONSÁGÁNAK MEGVÁLTOZTATÁSA

Oldott anyagokkal

A NEDVESEDÉST BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK

1. FELÜLETKEZELÉS(hidrofil – hidrofób jelleg megváltoztatása) pl. festés

zsírtalanítás

(6)

29

3. A FELÜLETI ÉRDESSÉG SZEREPE

Lótusz-effektus: mikrostrukturált, hidrofób (víztaszító) felületek öntisztuló képessége

Anionos Kationos Nemionos

R-COO^- X⁺ Pl. karbonsavak sói (szappanok) R-N⁺(CH₃)₃ Y^-

R-Z-(CH₂-CH₂-O)_n H

Kvaterner ammónium sók Z = pl. O, S, NH - A hidrofób rész töltése alapján

AZ AMFIFIL ANYAGOK CSOPORTOSÍTÁSUK

- Eredetük szerint

Természetes pl. huminsavak, fehérje

(7)

Kritikus micellakoncentráció

T=áll.

Viselkedésük levegő/oldat határfelületen

31

felületi többletkoncentráció, mol/m²

micella

c d RT dc

   

itt: vizes oldat

akár több-100

molekula is alkothat egy micellát

Micella Inverz (fordított) micella

(8)

33

A mosás mechanizmusa

Részecskeméret vs. felület1 kocka10