Kimia Permukaan dan Koloid
Kimia permukaan dan koloid mempelajari fisika dan kimia antarmuka dan materi yang terbagi halus, di mana rasio luas permukaan terhadap volume yang besar membuat gaya antarmuka mendominasi perilaku.
Definition
Kimia permukaan dan koloid adalah cabang kimia fisik yang berkaitan dengan sifat-sifat antarmuka dan sistem koloid, di mana satu zat terdispersi halus dalam zat lain dan fenomena antarmuka mengatur perilaku.
Scope
Area ini mencakup kimia antarmuka dan sistem terdispersi: tegangan permukaan dan termodinamika antarmuka; adsorpsi gas dan zat terlarut ke permukaan dan isotermnya; sifat dan stabilitas dispersi koloid; surfaktan dan swa-rakitnya menjadi misel dan membran; serta struktur antarmuka bermuatan dan lapisan ganda listrik. Kimia katalitik permukaan terhubung dengan kinetika, sementara di sini penekanannya adalah pada termodinamika, gaya, dan struktur antarmuka.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana tegangan permukaan muncul dari termodinamika antarmuka?
- Bagaimana molekul mengadsorpsi ke permukaan, dan isoterm apa yang menggambarkan proses tersebut?
- Gaya apa yang menstabilkan atau mende-stabilkan dispersi koloid?
- Bagaimana surfaktan melakukan swa-rakit, dan bagaimana antarmuka bermuatan menyusun larutan di sekitarnya?
Key concepts
- Tegangan permukaan dan energi antarmuka
- Isoterm adsorpsi
- Dispersi koloid dan stabilitas
- Surfaktan dan swa-rakit
- Lapisan ganda listrik
Key theories
- Isoterm adsorpsi Langmuir
- Adsorpsi ke permukaan seragam dengan jumlah situs ekuivalen yang tetap dan tanpa interaksi antar molekul teradsorpsi menghasilkan cakupan yang jenuh dengan tekanan atau konsentrasi, model dasar adsorpsi permukaan.
- Teori DLVO tentang stabilitas koloid
- Stabilitas koloid bermuatan diatur oleh keseimbangan antara gaya tarik van der Waals dan gaya tolak lapisan ganda listrik, menjelaskan mengapa dispersi mengalami flokulasi ketika penambahan garam menyaring tolakan.
Clinical relevance
Kimia permukaan dan koloid mendasari katalisis heterogen, deterjen dan emulsi, cat, makanan, dan farmasi, stabilitas tinta dan keramik, perilaku membran dan sel biologis, serta proses seperti flotasi, pembasahan, dan pengolahan air.
History
Thomas Graham membedakan koloid dari kristaloid pada tahun 1860-an; Gibbs memberikan dasar termodinamika pada antarmuka, karya Langmuir pada awal abad kedua puluh menetapkan teori molekuler adsorpsi dan lapisan tunggal (monolayers), dan teori DLVO tahun 1940-an menjelaskan stabilitas koloid secara kuantitatif.
Key figures
- Irving Langmuir
- Thomas Graham
- Jacob Israelachvili
Related topics
Seminal works
- langmuir1916
- adamson1997
- israelachvili2011
Frequently asked questions
- Mengapa efek antarmuka mendominasi pada koloid tetapi tidak pada materi ruah?
- Partikel koloid sangat kecil sehingga sebagian besar molekulnya berada di permukaan; rasio luas permukaan terhadap volume yang sangat besar ini membuat energi dan gaya antarmuka, yang dapat diabaikan dalam sampel ruah, mengendalikan perilaku sistem.
- Apa yang mencegah dispersi koloid mengendap?
- Gaya tolak antar partikel, terutama tolakan elektrostatik dari permukaan bermuatan dan tolakan sterik dari lapisan teradsorpsi, menjaga partikel tetap terpisah melawan gaya tarik van der Waals; ketika tolakan ini berkurang, partikel-partikel akan beragregasi dan dispersi menjadi tidak stabil.