Siit saame, et Järelikult See aga on pindliig See ongi Gibbsi adsorptsioonivõrrand Gibbsi adsorptsioonivõrrandi teine tuntud vorm Siit asendame osad liikmed Z Sealjuures on eelpool mainitud pindaktiivsus Kolloidkeemia Kristian Leite 2012 Materjal/aine Kalju Lott 15. Adsorptsiooni isotermid: Henry, Langmuiri ja Freundlichi isotermid. Pindpinevuse muutumine, k Pindpinevuse muut d sõltub kontsentratsiooni muudust dC. Seos on järgmine See tähendab põhimõtteliselt, et pindpinevus kahaneb kontsentratsiooni kasvades ning selle kahanemise määr sõltub veel lisaks konstandist k Henry isotermid Henry isoterm kõige lihtsamal kujul. CP on konts pinnakihis, CG on kontsentratsioon gaasifaasis. k on tasakaalukonstant Kasulikum on see sellisel juhul, kui teeme lähenduse.
0,15 6,67 0,0123 4,99·10-6 200516,11 0,3 3,33 0,0125 4,87·10-6 205529,01 Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendatakse Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse . Väärtused on järgmises tabelis ning joonistatud on adsorptsiooniisoterm =f(c) Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandi teisendatud kuju Leitud max järgi arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S 0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli paksusele. Ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis: Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saan seosest: Leain butanooli arvutusliku pikkuse, võttes kõigi sidemete vaheliseks nurgaks 109° Järeldus Eksperimantaalne ja arvutuslik tulemus on natukene erinevad ()
50 48 46 44 42 40 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 Kontsetratsioon mol/l 3)Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandit teisendatud kujul 330000 f(x) = x + 310000 290000 270000 250000 1/ 230000 210000 310000 290000 270000 250000 1/ 230000 210000 190000
gaasimullike). Henry isoterm ca=kc, 1 mooli jaoks c=1/V ja c=p/RT. Koagulatsiooniks nimetatakse kolloidsüsteemi osakeste ühinemist soojenemine. Läbipaistmatute osakeste korral esineb positiivne tg + vg - tv Madala gaasi rõhu korral võime adsorbeerunud aine pindc-i suuremateks osadeks. Tavaliselt järgneb koagulatsioonile fotoforees, s.o. osakeste liikumine valguskiire suunas. Läbipaistvate LANGMUIRI ADSORPTSIOONI ISOTERM asendada pindliiaga : ca=k*p/RT=Kp. Langmuiri sedimentatsioon (väljasadenemine). Koagulatsioon toimub teatud aja osakeste korral esineb negatiivne fotoforees osakene liigub et adsorbtsioon saab Langmuiri kujutluste järgi olla vaid adsorptsiooniisoterm: A on vaadeldav keemilise r-ni analoogina. A-i jooksul. Eraldatakse kahte koagulatsiooni staadiumit:- varjatud valgusallika suunas
stalagmomeetriline meetod(loetakse kindlast ruumalast tekkinud mullide arvu. Vahetult enne tilga eraldumist on pindpinevusjõud ja tilga raskus võrdsed), mulli suurima rõhu meetod(rõhk, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk v gaasimullike). Henry isoterm ca=kc, 1 mooli jaoks c=1/V ja c=p/RT. Madala gaasi rõhu korral võime adsorbeerunud aine pindc-i asendada pindliiaga : ca=k*p/RT=Kp. Langmuiri adsorptsiooniisoterm: A on vaadeldav keemilise r-ni analoogina. A-i põhjustavad jõud on lähedased keemilisele sidemele. A lõpeb monomolekulaarse kihi moodustamisega (piiriline A (m)); tahke aine pinnal on alati mehaanilised ja kristallograafilised ebaühtlused. Nendel adsorbendi pinna aktiivsetel tsentritel toimubki A. Adsordbaadi molekul võib nendelt tsentritelt lahti saada ja minna tagasi gaasifaasi. A-unud osakeste vastastikune toime adsorbses kihis puudub.
siis ühe tilga ruumala on ja tilga kaal avaldub: kus: vedeliku tihedus raskuskiirendus Tilga eraldumise momendil , seega: Uuritava lahuse pindpinevus arvutatakse võrrandite suhtest: kus: uuritav lahus Seega saame: Lahjade vesilahuste korral , seega: Pindpinevuse isotermist saab iga puutuja abil leida ordinaattelje lõigu pikkusega Z, kusjuures: Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendatakse Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse: Langmuiri võrrand: Teisendatud kujul: Kui pinnal absorbeerub mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on ja ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis: Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saame seosest: Katseandmed Võrdluslahuse tilkade arv: I katse: II katse: III katse: Keskmine: Katse temperatuur: Vee pindpinevus:
Temperatuur T, K 0,09 11,11 7 0,007 2,8159E-006 299 0,20 5,00 10 0,01 4,0227E-006 =Z/RT 0,39 2,56 12 0,012 4,8273E-006 3)Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandit teisendatud kujul Graafikult saab leida, et 1/max= 145000 max= 6,897E-006 4) Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksus l vastab molekuli pikkusele. Kui 1 m2 pinnal adsorbeerub max mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on max NA ja ühe molekuli ristlikepindala pindkihis NA= 6,0200000E+023 1/mol
0,30 3,33 10,1 0,0101 4,10x10-6 244166,52 0,44 2,27 10,5 0,0105 4,23x10-6 236495,51 0,62 1,61 10,3 0,0103 4,17x10-6 239765,03 R, J/(mol K) 8,314 T, K 298 3) Joonestan graafiku 1/=f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalselt täitumisel. Selleks kasutan Langmuiri võrrandit teisendatud kujul . Graafikult on leida, et max = (195000)-1 = 5,13x10-6 mol/m2. 4 4) Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli paksusele. Ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis:
- 0,3 3,33 0,0127 0 65,2108*10 191909,38 6 0 Joonis . Adsorptsiooni isoterm 3) Joonestasin graafiku 1/=f(1/c), millest leidsin adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalsel täitumisel. Selleks kasutasin Langmuiri võrrandit , teisendatud kujul Graafikult saan, et 1/max=161480 4) Leitud max alusel arvutasin molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli pikkusele. Kui 1 m2 pinnal adsorbeerub max mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on maxNA ja ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis on: , kus NA = 6,02*1023 mol-1.
0,5 2 10 0,01 4,11 * 10 243309,0 Tabel 2 Adsorptsiooni isoterm Joonis 2 1 3) Joonestatakse graafik =f(1/c), millest leitakse adsorptsiooni suurus max pinna maksimaalsel täitumisel (joonis 3). Selleks kasutatakse Langmuiri võrrandit kc = max 1+ kc ( I, 4) teisendatud kujul 1 1 1 = + max max kc ( I, 5) Joonisel 3 on esitatud pindliia pöördväärtuse sõltuvus kontsentratsiooni pöördväärtusest.
gaaside segu korral komponendi osarõhuga). Henry seadust väljendab avaldis , kus · on gaasi rõhk (osarõhk) vedeliku kohal, · on Henry konstant, · on gaasi kontsentratsioon lahuses. Henry seadus kehtib ainult madalate ja mõõdukate rõhkude puhul. Henry konstant: kus: · is the number density at free phase, · is the surface number density, 3. Milline on Langmuiri adsorptsioonivõrrand? Milline on selle konstandi füüsikaline sisu? Langmuir esitas 1917.a. monomolekulaarse adsorptsiooni teooria. Ta lähtus järgmistest eeldustest: 1. Adsorptsioon on vaadeldav keemilise reaktsiooni analoogina. Adsorptsiooni põhjustavad jõud on lähedased keemilisele sidemele. Adsorptsioon lõpeb monomolekulaarse kihi moodustamisega. Viimast iseloomustab piiriline adsorptsioon m. 2. Tahke aine pinnal on alati mehaanilised ja kristallograafilised ebaühtlused
15 6.66666667 5 0.005 2.02*10-6 495538.24 R=8,314 J/mol*K T=298 Järgnevalt on adsorptsiooniisoterm Г=f(c) 1 3)Joonestan graafiku = f(1/c), millest leian adsorptsiooni suuruse max pinna maksimaalsel kc 1+ kc täitumisel. Selleks kasutatakse Langmuiri vōrrandit = max teisendatud kujul 1 1 1 = + max max kc . 1/г=f(1/c) 700000 600000 500000 400000 1/Г 300000 200000 100000 0 5 10 15 20 25 30 35 1/c
7. Hüpsomeetrilise seaduse tuletamine. 8. Viskoossus. (Polümeeri molaarmassi viskosimeetrilist määramist ei tule). 9. Pinna kõverdumisest tingitud rõhu liia(Laplace võrrandi) tuletamine. 10. Pinna vaba energia, pindpinevus, pindaktiivsus, pindliig. 11. Adsorptsioon. 12. Pindpinevuse määramine kapillaarse tõusu abil. 13. Gibbsi adsorptsioonivõrrandi tuletamine (teada ühte kahest tuletusest) 14. Adsorptsiooni isotermid: Henry, Langmuiri ja Freundlichi isotermid. 15. Langmuiri adsorptsiooni isotermi tuletamine(tuletust ei tule) 16. Freundlichi adsorptsiooni isotermi määramine pindaktiivse tahke adsorbendi ja orgaanilise happe vesilahuse piirpinnal. (tuletust ei tule) 17. Adsorptsiooni isotermi leidmine (KK1 labori põhjal, kui tegite). 18. Elektrolüütide adsorptsioon. 19. Vahetusadsorptsioon. Ioonvahetus muldades. 20. Märgumine. Kohesioon. Adhesioon. 21. Kohesioonitöö ja aurustumissoojus vaheline seos
kus: 𝑟− stalagmomeetri kapillaari raadius 𝜎− pindpinevus Pindpinevuse arvutamine: ▭(𝜎_𝑥=𝜎_(𝐻_2 𝑂) 𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_2 𝑂) 𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )) 𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_(𝐻_2 𝑂) 𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_2 𝑂) 𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 ))/𝑛_(𝐻_2 𝑂)/𝑛_𝑥 )_𝑥 ) Pindliig arvutatakse valemist: Γ=(𝑐(𝑘𝑒𝑠𝑘))/𝑅𝑇 Δ𝜎/Δ𝑐 Langmuiri võrrand: Γ=Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐/(1+𝑘𝑐) Teisendatud kujul: 1/Γ=1/Γ_𝑚𝑎𝑥 +1/(Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑘𝑐) Kui 1𝑚^2 pinnal absorbeerub Γ_𝑚𝑎𝑥 mooli ainet, siis molekulide arv pinnaühikul on Γ ristlõikepindala pindkihis: 𝑆_0=1/(Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑁_𝐴 ja ühe molekuli ) Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saame seosest: 𝑙_0=(Γ_𝑚𝑎𝑥 𝑀)/𝜌)/𝜌 Töövahendid.
1. Kapillaarse tõusu meetod- Kapillaarse tõusu põhjustab pindpinevusjõud Fd. See on pindpinevuse määramise kõige täpsem meetod. 2. Stalagmomeetriline meetod-Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu 3. Mulli suurima rõhu meetod- Siin mõõdetaks rõhku, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike. 12. Gibbsi adsorptsioonivõrrandi tuletamine Vt vihik 13. Adsorptsiooni isotermid: Henry, Langmuiri ja Freundlichi isotermid Vt vihik 14. Langmuiri adsorptsiooni isotermi tuletamine. Langmuiri adsorptsiooni isotermi määramine pindaktiivse aine vesilahuse ja õhu piirpinnal vt vihik 15. Freundlichi adsorptsiooni isotermi määramine pindaktiivse tahke adsorbendi ja orgaanilise happe vesilahuse piirpinnal. 16. Kapillaarkondensatsioon See nähtus esineb poorsete adsorbentide korral. Zigmondi leidis 1911.a., et kui vedelik
· Kuni 50% volframist kasutatakse · vääristeraste (peam. tööriistateraste) tootmisel · - eriti kiirlõiketerased (8 - 20% W) · (säilitavad kõvaduse 1000 - 1100 C juures) · 35 - 45% W toodangust kasutatakse karbiidina WC · (kõvasulamid : 85 - 95% WC + 5 - 15% Co) : · lõike- ja puurimisinstrumendid · W sulameid teiste metallidega · kasutatakse lennunduses ja raketitehnikas · elektrotehnikas (elektrilampide hõõgniidid, katoodid jm) · röntgenitehnikas jm · W - elektroodid Langmuiri monovesinikpõletites (leek 4000 C) · kaitseekraanid radioakt kiirguse vastu (sulam W - Cu - Ni) · Väga vastupidavad sulamid : · W - Ru - Co - B (täitesulepea suleotsad) · W - Ta - Hf (reakt-mootorite põlemiskambrid) 6. Vanaadiumirühma iseloomustus · Elementide o.-a. -I ... V · püsivaim ja tüüpilisim V · (-I ja 0 - peam. karbonüülühendites, · muidu II ... V - diapasoon lai) · · ldiselt : lihtainetena kõvad, rasksulavad
(van der Waalsi jõudude) toimel tahke keha pinnale. Absorptsioon on gaasi või gaasisegu neeldumine vedelikus või tahkises (vedeliku neeldumist tahkises). 20. Millised ained on hüdrofoobsed, millised hüdrofiilsed? Hüdrofoobsed on vett hülgavad. Näiteks paljud metallid ja teatud orgaanilised ühendid. Hüdrofiilsed on vett armastavad. Näiteks Anorgaanilised soolad, tärklis, savid. 21. Langmuiri võrrand Γ = Γmc/(k+c) Kus, Γ - adsorptsioon (mol/cm2), Γm – adsorptsiooni suurus pinna täielikul küllastumisel adsorbeeruva ainega (maksimaalne adsorptsioon), c – aine kontsentratsioon lahuses, k - tasakaalukonstant. Adsorptsioon tahke aine ja lahuse piirpinnal 22. Mis on pindpinevus? Pindpinevus on nähtus, kus pinnakiht käitub kui elastne kile. 23. Vedeliku pindpinevuse määramise meetodid 1. Stalagnomeetriline: Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu. 2
mittepöörduv protsess Adsorptsiooni suurus iseloomustatakse: *Adsorbeerunud aine hulgaga (moolides, grammides) adsorbendi massi või pinnaühiku kohta *Adsorbeerunud aine pindliigaga *, pindkihi ja faasi sisemuse kontsentratsioonide vahe adsorbendi pinnaühiku kohta *Adsorptsiooni sõltuvust lahuse kontsentratsioonist või gaasi rõhust konstantsel temperatuuril iseloomustavaid seoseid nimetatakse adsorptsiooni isotermideks. *Langmuiri, Freundlichi jt Langmuiri adsorptsiooniisoterm = mc/ (k+c), kus, - adsorptsioon (mol/cm2), m adsorptsiooni suurus pinna täielikul küllastumisel adsorbeeruva ainega (maksinaalne adsorptsioon), c aine kontsentratsioon lahuses, k - tasakaalukonstant. Reaktsioonikiiruse sõltuvus adsorbsete kilede ehitusest Vesilahustes tüüpilised pindaktiivsed ained: rasvhapped ja nende soolad, amiinid, alkoholid. Ained mis sisaldavad pikka hüdrofoobset ahelat ja hüdrofiilset polaarset rühma.
mittepöörduv protsess Adsorptsiooni suurus iseloomustatakse: *Adsorbeerunud aine hulgaga (moolides, grammides) adsorbendi massi või pinnaühiku kohta *Adsorbeerunud aine pindliigaga *, pindkihi ja faasi sisemuse kontsentratsioonide vahe adsorbendi pinnaühiku kohta *Adsorptsiooni sõltuvust lahuse kontsentratsioonist või gaasi rõhust konstantsel temperatuuril iseloomustavaid seoseid nimetatakse adsorptsiooni isotermideks. *Langmuiri, Freundlichi jt Langmuiri adsorptsiooniisoterm = mc/ (k+c), kus, - adsorptsioon (mol/cm2), m adsorptsiooni suurus pinna täielikul küllastumisel adsorbeeruva ainega (maksinaalne adsorptsioon), c aine kontsentratsioon lahuses, k - tasakaalukonstant. Reaktsioonikiiruse sõltuvus adsorbsete kilede ehitusest Vesilahustes tüüpilised pindaktiivsed ained: rasvhapped ja nende soolad, amiinid, alkoholid. Ained mis sisaldavad pikka hüdrofoobset ahelat ja hüdrofiilset polaarset rühma.
18. Millised ained on hüdrofoobsed, millised hüdrofiilsed?- hüdrofoobne- vett tõrjuv. Hüdrofiilne – vett omastav. Hüdrofoobsed ained on nt paljud metallid ja teatud orgaanilised ained (molekulid ei sisalda polaarseid aatomirühmi). Hüdrofoobsed ained lahustuvad apolaarsetes/orgaanilistes lahustites. Hüdrofiilsus ehk veelembus on aine võime vastastikuliseks mõjuks veega. Hüdrofiilsed ained on näiteks anorgaanilised soolad, tärklis ja savid. 19. Langmuiri võrrand. Langmuiri adsorptsiooniisotermi on esitatav kujul Γ = Γmc/(k+c) Kus, Γ - adsorptsioon (mol/cm2), Γm – adsorptsiooni suurus pinna täielikul küllastumisel adsorbeeruva ainega (maksimaalne adsorptsioon), c – aine kontsentratsioon lahuses, k - tasakaalukonstant. 20. Adsorptsioon tahke aine ja lahuse piirpinnal. Adsorptsioon on pinnanähtus, mille puhul vedeliku või gaasi molekulid kogunevad molekulaarsidejõudude toimel tahke keha pinnale. 21. Mis on pindpinevus
tekivad pindaktiivse aine saarekesed. Süsivesinikradikaal surutakse gaasifaasi. Pindkontsentratsiooni edasine kasv viib nende saarekeste liitumisele ja vertikaalselt orienteeritud pindaktiivse aine molekulidest koosneva monomolekulaarse kihi moodustumisele. Pindpinevus muutub vähe. Pind on kaetud pindaktiivse ainega. pindaktiivsus kasvab 3 3,5 korda süsivesinikradikaali pikenemisel ühe CH2 - rühma võrra. Langmuiri teooria. Ta lähtus eeldustest: 1. Adsorptsiooni põhjustavad jõud on lähedased keemilisele sidemele. Adsorptsioon lõpeb monomolekulaarse kihi moodustamisega. Viimast iseloomustab piiriline adsorptsioon m. 2. Tahke aine pinnal on alati mehaanilised ja kristallograafilised ebaühtlused. Nendel adsorbendi pinna aktiivsetel tsentritel toimubki adsorptsioon. Adsorbaadi molekul võib nendelt tsentritelt lahti saada ja minna tagasi gaasifaasi. 3
! 2. Millest sõltub PAA pindaktiivsus? Adsorptsiooni seaduspärasused piiridel tahkis-lahus, vesi- õhk. PAA pindaktiivsus sõltub kontsentratsioonist ja temperatuurist. Tahkis-lahus: Tahked ained adsorbeeruvad tahkele pinnale hästi just vesi lahuses. Üldjuhul on nii, et mida suurem on lahusti pindpinevus, seda kehvem adsorptsioon. Pindliia sõltuvust kontsentratsioonist väljendavad sobivates tingimustes nii Freudlichi, Langmuiri kui ka Henri isotermid. Molekuli polaarsed osad suunatud polaarse faasi poole ja mittepolaarsed mittepolaarse faasi poole. Elektrolüütide puhul on ioonid tugevalt adsorbeerunud polaarsel adsorbendil. Esineb ka vahetusadsorptsioon, mis toimub tänu eri ioonide erinevale adsorptsioonivõimele. Vesi-õhk: 1) adsorbeeriva pinna suurust on võimalik täpselt mõõta, samuti pinnaenergia muutumist
· Farmakonimolekulide hulk, mis retseptoritele saab seonduda, on piiratud kättesaadavate retseptorite arvuga Ravimi seondumine on küllastuv protsess, mis pöörduva seondumise puhul väljendub assotsiatsiooni & dissotsiatsiooni tasakaaluna · Farmakonide seondumine retseptoritele järgib massitoimeseadust Kui farmakoni seondumine retseptorile & vabanemine retseptorilt on tasakaalus, siis retseptorite hõivatus on määratud farmakoni kontsentratsiooniga (Langmuiri võrrand vt wiki) Ionotroopsete & metabotroopsete retseptorite ehitus (vt bio.psühho konspekt) Ravimid seonduvad retseptorite kindlatesse piirkondadesse struktuursobivuse alusel. Ravimite seondumine retseptoritele afiinsus · Ravimid erinevad üksteisest afiinsuse poolest retseptorite suhtes Mida suurem on farmakoni afiinsus retseptori suhtes, seda väiksemas kontsentratsioonis see farmakon retseptorid küllastab
annaabi.ee 
