جذب سطحی و ترمودینامیک سطح
سطوح، انرژی آزاد اضافی را به صورت کشش سطحی ذخیره میکنند و مولکولها از طریق جذب سطحی در فصل مشترک انباشته میشوند که توسط ایزوترمهایی توصیف میشود که پوشش سطح را به فشار یا غلظت مرتبط میکنند.
Definition
جذب سطحی عبارت است از انباشت مولکولها در یک فصل مشترک، و ترمودینامیک سطح توصیف ترمودینامیکی فصل مشترکها از طریق کشش سطحی، انرژی آزاد سطحی، و روابط حاکم بر سطوح خمیده و جاذب است.
Scope
این موضوع به ترمودینامیک فصل مشترکها و پدیده جذب سطحی میپردازد: کشش سطحی و انرژی آزاد سطحی، معادلات یانگ-لاپلاس و کلوین برای فصل مشترکهای خمیده، و ایزوترم جذب سطحی گیبس که مازاد سطحی را به تغییرات کشش سطحی مرتبط میکند. این موضوع ایزوترمهای جذب سطحی را توسعه میدهد، از جمله مدل لانگمیر برای جذب تکلایه و بسط BET به چندلایه، تمایز بین فیزیکجذب و شیمیجذب، و اندازهگیری مساحت سطح. نقش کاتالیزوری جذب سطحی به سینتیک مرتبط میشود و پدیدههای کلوئیدی و خودآرایی در موضوعات مرتبط مورد بررسی قرار میگیرند.
Core questions
- چگونه کشش سطحی به عنوان هزینه انرژی آزاد برای ایجاد فصل مشترک ایجاد میشود؟
- چگونه ایزوترم جذب سطحی گیبس، مازاد سطحی را به کشش سطحی مرتبط میکند؟
- چگونه ایزوترمهای لانگمیر و BET جذب تکلایه و چندلایه را توصیف میکنند؟
- چه چیزی فیزیکجذب را از شیمیجذب متمایز میکند؟
Key concepts
- کشش سطحی و انرژی آزاد سطحی
- معادلات یانگ-لاپلاس و کلوین
- ایزوترم جذب سطحی گیبس
- ایزوترمهای لانگمیر و BET
- فیزیکجذب در مقابل شیمیجذب
Key theories
- ایزوترم جذب سطحی لانگمیر
- مدلسازی یک سطح به عنوان آرایهای ثابت از جایگاههای معادل و غیرتعاملی، پوششی را ایجاد میکند که با فشار یا غلظت افزایش مییابد و در یک تکلایه کامل اشباع میشود، که مدل مرجع برای جذب سطحی است.
- ایزوترم جذب سطحی گیبس
- مقدار حلشوندهای که در یک فصل مشترک انباشته میشود، از نظر ترمودینامیکی به نحوه کاهش کشش سطحی توسط حلشونده مرتبط است، که توضیح میدهد چرا عوامل فعال سطحی به شدت در فصل مشترکها متمرکز میشوند.
Clinical relevance
جذب سطحی و ترمودینامیک سطح بر کاتالیز ناهمگن، ذخیرهسازی و جداسازی گاز توسط مواد متخلخل، عملکرد شویندهها و سورفکتانتها، جداسازی کروماتوگرافی، اندازهگیری مساحت سطح کاتالیزورها و داروها، و ترشوندگی و مویینگی در خاکها و بافتهای بیولوژیکی حاکم است.
History
گیبس ترمودینامیک سطوح را در دهه ۱۸۷۰ بنیان نهاد؛ مطالعه لانگمیر بر تکلایهها و جذب سطحی در دهه ۱۹۱۰، که با جایزه نوبل ۱۹۳۲ به رسمیت شناخته شد، و نظریه چندلایه بروناور-امت-تلر در سال ۱۹۳۸، تحلیل کمی جذب سطحی و مساحت سطح را پایهگذاری کردند.
Key figures
- Irving Langmuir
- J. Willard Gibbs
- Stephen Brunauer
Related topics
Seminal works
- langmuir1916
- adamson1997
Frequently asked questions
- تفاوت بین فیزیکجذب و شیمیجذب چیست؟
- فیزیکجذب شامل جاذبه ضعیف واندروالسی است، به راحتی برگشتپذیر است و میتواند لایههای متعددی را تشکیل دهد، در حالی که شیمیجذب پیوندهای شیمیایی واقعی با سطح ایجاد میکند، بسیار قویتر است، معمولاً به یک تکلایه محدود میشود و در کاتالیز نقش محوری دارد.
- چرا کشش سطحی قطرات کوچک را کروی میکند؟
- کشش سطحی هزینه انرژی مساحت فصل مشترک است، بنابراین یک سیستم با به حداقل رساندن مساحت سطح، انرژی آزاد خود را به حداقل میرساند؛ برای یک حجم معین، کره کمترین مساحت سطح را دارد، به همین دلیل قطرات آزاد این شکل را به خود میگیرند.