POVRINSKE POJAVE povrinski napon adsorpcija razlivanje i kvaenje

POVRŠINSKE POJAVE • površinski napon, adsorpcija, razlivanje i kvašenje • javljaju se na graničnim površinama dvije faze: T/G, Č/G, T/T, Č/T i Č/Č • posledica su nekompenzovanih sila u graničnom sloju koji dijeli dvije faze Površinski napon tečnosti Površinski napon predstavlja silu koja djeluje tangencijalno na površinu tečnosti [N/m]. Rad izvršen za stvaranje jedinice površine, pri povratnom izotermskom procesu, predstavlja površinsku slobodnu energiju A [J/m 2].

ADSORPCIJA Površinski napon zavisi od: -intenziteta međumolekulskih sila privlačenja unutar tečnosti ( =30 10 -3 N/m (bez dipola); =72, 75 10 -3 N/m na 20ºC za vodu-dipoli) -temperature-opada sa porastom temperature Adsorpcija je pojava da se na graničnoj površini dvije faze povećava ili smanjuje (negativna adsorpcija ili desorpcija) koncentracija pojedinih komponenata. Supstanca koja se adsorbuje naziva se adsorbatom, a materija na kojoj se vrši adsorpcija naziva se adsorbentom (adsorbensom) ili substratom.

ADSORPCIJA -apsorpcija i sorpcija -adsorpcija na granici čvrsto-rastvor u odnosu na adsorpciju čvrsto-gas i rastvor-gas je složenijeg karaktera -uticaj hemijske prirode adsorbata zavisi i od polarnosti adsorbenta i rastvarača -polarne hidrofilne površine (gline, silika gel) -nepolarne hidrofobne površine (aktivni ugalj) Supstance koje smanjuju površinski napon rastvora su površinski aktivne supstance ili materije (PAM)-sapuni i deterdženti. Elektroliti su površinski neaktivne supstance.

Adsorpcija na čvrstoj površini Vrste adsorpcije: fizička i hemijska adsorpcija Fizička adsorpcija (fizisorpcija) • veze između adsorbenta i adsorbata su Van der Valsove ili vodonične • toplota adsorpcije do 41, 80 k. J/mol • višeslojna • sa porastom temperature smanjuje se količina fizički adsorbovanog reagensa na adsorbentu

ADSORPCIJA Hemijska adsorpcija (hemisorpcija) • veza između adsorbenta i adsorbata može da bude: 1)kovalentna i 2) jonska • energija vezivanja reda 200 k. J/mol (formiranje određene vrste površinskih jedinjenja) • monoslojna • toplota adsorpcije oko 418 k. J/mol • pri niskim temperaturama rijetko je reverzibilna (azot se fizisorbuje na gvožđu na 78 K, a hemisorbuje formiranjem gvožđe-nitrida na 800 K) Mješovita adsorpcija (multislojevi: prvi sloj na bazi jakih sila hemijske prirode, a naredni se fizički adsorbuju preko hemisorbovanog sloja) Heterogena hemijska reakcija

Adsorpcione izoterme 1)Frojndlihova empirijska izoterma 2)Lengmirova teorijska izoterma Frojndlih a=k p 1/n. . . (1) ili a=k c 1/n. . . (2) k i 1/n zavise od temperature i prirode adsorbenta i adsorbata log a= log k +1/n log c. . . (3) log a=f(log c); tg =1/n ; logk-odsječak na ordinati k

Adsorpcione izoterme Lengmir Brzina adsorpcije: v 1=k 1 (1 - ) p. . . . (4) Brzina desorpcije: v 2=k 2 . . . . (5) 1 -ukupna površina adsorbenta -površina adsorbenta zaposjednuta molekulima adsorbovane faze 1 - -još nezaposjednuta površina k 1 -konstanta brzine adsorpcije k 2 -konstanta brzine desorpcije

Adsorpcione izoterme U momentu ravnoteže: v 1=v 2 tj. k 1 (1 - ) p= k 2 . . (6) k 1 p - k 1 p= k 2 . . (7) k 1 p= k 1 p+ k 2 . . (8) k 1 p= ( k 1 p+ k 2). . (9) = k 1 p/( k 1 p+ k 2). . (10)/: k 2 = k 1/ k 2 p/( k 1/ k 2 p+ 1). . (11) ; k 1/ k 2=b. . . (12) Zamjenom u (11) = b p/( b p+ 1). . . . (13) Količina adsorbovane faze y mora biti proporcionalna zaposjednutoj površini y=k = k b p/( b p+ 1). . . (14)

Adsorpcione izoterme k b=a y= a p/( b p+ 1). . . . (15)/: p y/p=a/(b p+ 1). . . . (16) p/y=(b p+ 1)/a. . . . (17) p/y=1/a +(b/a) p. . . . (18); p/y=f(p) b/a=tg i 1/a- odsječak na ordinati Isto je za adsorpciju tečne faze: c/y=1/a +(b/a) c. . (20)