Määramine Määramisel kasutaksegi teist meetodit. Kui me teame mitmet temperatuuri ja viskoossuse väärtust, võime koostada graafiku ja selle valemi järgi leida konstandid k.a. aktivatsioonienergia. Kolloidkeemia Kristian Leite 2012 Materjal/aine Kalju Lott 11. Pinna vaba energia, pindpinevus, pindaktiivsus, pindliig. Pinna vaba energia Pinna energia olemust kirjeldab valem ongi pinnaenergia ja see iseloomustab koguenergia seda osa, mis sõltub eripinnast, mitte ruumalast. Pinnal on aga ka nn. vabaenergia. Vaba energia üritab üldjuhul vähendada vedeliku pinda. Seda seepärast, et pinnapealsetel molekulidel on suurem pinnaenergia kui pinnaseesmistel molekulidel. Seega on pinna vaba energia energia vahe, mis on pinnapealse ja pinnasisese molekuli vahel. Vaba energiat iseloomustab valem
0,015625 48 48 48 48 65,62 0,03125 52 51 52 51,6 61,04 0,0625 58 59 59 58,6 53,75 0,125 69 69 69 69 45,65 0,25 85 86 84 85 37,05 0,5 111 112 112 111,6 28,22 Pindpinevuse isoterm. Valitud kontsentratsioonidele on leitud Z väärtused ja pindliig ning vastavalt sellele koostatud tabel ning graafik. Kontsentratsioon c 1/c Z Z J/m2 Pindliig 1/ mol/l mJ/m2 mol/m 2 0,03125 32 8,5 0,0085 0,000003489 286588,4706 0,0625 16 11,5 0,0115 0,000004721 211826,2609 0,125 8 12,5 0,0125 0,000005131 194880,16
III puutuja 0 71 0,8 14,9 IV puutuja 0 62,5 0,9 35,8 2)Koostan pindpinevuse isotermi =f(c), millele tõmban neljal suvaliselt valitud kontsentratsioonil puutu Iga puutuja abil leian ordinaattelje lõigu pikkusega Z. Universaalne gaasikonstant R, J/ Kontsentrat-sioon Pindliig , (mol K) c, mol/L 1/c Z, mJ/m2 Z, J/m2 mol/m2 8,314 0,03 33,33 3 0,003 1,2068E-006 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
Alglahus= 72,44* (37/52)= 51,54 (mJ/m2) 16.04.2013 M.P. Konsentratsioo So= ¼,1*10-6*6,02*1023=1/2,47*1018=4,05*10-19 2 Pindliig n 1/c Z J/m 1/ mol/m2 C mol/l 4. Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saame seosest 0,4 2,5 6,13*10-3 2,5*10-6 4*105
3 0.3 26 26 27 4 0.15 25 25 25 5 0.075 24 23 24 6 0.0375 24 23 23 Tabel 2 Katse Kontsentratsioon C 1/C σ Pindliig Γ nr mol/l l/mol J/m 2 [mol/m2] 0 0 0 0 0 1 0.1 10 0.06583783 1.32232E-06 2 0.12 8.3333333333 0.065242667 1.53782E-06 3 0.14 7.1428571429 0
0,15 63 63 63 45,462 0,3 77 79 79 78,33 36,563 0,6 103 104 103 103,33 27,717 Koostan pindpinevuse isotermi = f(c), millele tõmban neljal kontsentratsioonil puutujad. Iga puutuja abil leian ordinaattelje lõigu pikkuse Z. Pindpinevuse isoterm Kontsentratsioon c, 1/c Z, J/m2 Pindliig , mol/m2 1/ mol/l 0,0375 26,67 0,008 3,24·10-6 308293,51 0,075 13,33 0,0115 4,87·10-6 205529,01 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
3 0.063 47 47 48 47.3 0.125 51 51 51 51.0 0.250 54 54 55 54.3 0.500 63 64 64 63.7 1.000 68 66 67 67.0 Pindliig Γ Cm (mol/l) 1/C Z (J/m2) 1/Γ (mol/m2) 0.041 24.39 0.003 0.000001232 812001 0.125 8.00 0.005 0.000002053 487200 0.188 5.32 0.011 0.000004516 221455 0.375 2.67 0.012 0.000004926 203000 0.5625 1.78 0.0125 0
äärtuste arvutamine. c 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 tsioon 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 tsioon Pindliig mol/m2 1/ 0,0000031 326284 0,0000093 107254 0,0000071 139976 0,0000036 275286 bil max väärtuse leidmine 1/ 1/ 10 326284 1 107254
0,125 45 44 46 45 66,69 2)Koostan pindpinevuse isotermi =f(c), millele tõmban neljal suvaliselt valitud kontsentratsioonil puutujad. Iga puutuja abil leian ordinaattelje lõigu pikkusega Z. Pindliig Kontsentratsioon c, mol/l 1/c Z mJ/m2 Z J/m2 mol/m2 0,25 4,0 8 0,008 3,23E-06 0,45 2,2 8,8 0,009 3,63E-06 0,6 1,7 12 0,012 4,84E-06
33 35.94 H2O tihedus, kg/dm3 61 61 61.00 42.03 53 53 52.67 48.68 49 49 49.00 52.32 2. Koostan graafiku σ = f(c). Joonistan puu 46 46 46.00 55.73 44 43 43.7 72.75 ntratsiooni ja Z tabelisse. Arvutan Г. Pindliig Γ, Z, J/m2 1/Γ mol/m2 0.009 3.69269E-006 270805.456 0.01 0.000004103 243724.91 0.0105 4.30814E-006 232118.962 0.0105 4.30814E-006 232118.962 ni isotermi graafiku. term 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 5. Koostan 1/Г = f(1/c) graafiku Гmax leidm f(x) = 5023.2924063492x + 2
kontsentratsioonil tõmmatud puutujaga. Excelis graafikut lähemalt vaadeldes sain määrata täpsemalt lõigu Z pikkused. Joonisel on näidatud koostatud adsorptsiooni isoterm lahuse ja õhu piirpinnal. Siin on toodud maksimaalse adsorptsiooni graafilise määramise jaoks graafik . Arvutused Pindpinevuse isotermi graafikul puutujate kaudu võetud ordinaattelje pikkused : Kontsentratsioon Z, Pindliig , c, 0,140 7,1429 0,00850 292 604 0,210 4,7619 0,00885 292 604 0,300 3,3333 0,00875 284 244 0,500 2,0000 0,00875 284 244 Jooniselt näeme, et , seega: Seega molekuli pindala adsorptsioonikihis on:
puutujad. Iga puutuja abil leian ordinaattelje lõigu pikkusega Z. 3 Kusjuures . Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendatakse Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse . Väärtused on kantud järgnevasse tabelisse ja joonistatud adsorptsiooniisoterm =f(c) Kontsentratsioon Z Z Pindliig c, mol/l 1/c mJ/m2 J/m2 , mol/m2 1/ 0,22 4,55 8,3 0,0083 3,33x10-6 300311,76 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
57 61.15 62.8 62.8 62.6 62.73 66.64 64.9 64.5 64.4 64.60 68.62 65.5 65.5 66 65.67 69.76 67.8 67.9 68 67.90 72.13 1/c σ Pindliig Γ 1/Γ 0 50 0.070 6.514293787E-07 1535085.816919 25 0.068 1.137128552E-06 879408.04781727 16.7 0.067 1.663958062E-06 600976.68501872 12.5 0.066 2.231917908E-06 448045.15268778 10 0.065
(Graafikul on musta paksu joonega pindpinevuse isoterm, värviliste joontega on tõmmatud puutujad kontsentratsioonidel 0,08; 0,1; 0,16; 0,2 ja 0,3) Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendasin Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse ja määrasin . Saadud pindliia väärtused kandsin tabelisse ja joonistasin adsorptsiooniisotermi =f(c). Temperatuur: T=293,15 K (t=20C) Kontsentratsioon c 1/c Z Pindliig 1/ 0,08 12,50 0,0096 3,9389*10- 253880,11 - 0,1 10,00 0,0102 0 64,1850*10 238945,99 - 0,16 6,25 0,0122 0 65,0056*10 199774,52
Z avaldatakse pindpinevuse ühikutes. Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendatakse Gibbsi adsorptsiooniisotermi võrrandisse = c d RT dT ( I, 3 ) ja määratakse = Z/RT. Saadud pindliia väärtused kantakse tabelisse 2 ja joonistatakse adsorptsiooniisoterm = f(c) (joonis 2). R= 8,314 J/(mol K) T= 293 K Kontsentratsioon c 1/c Z Z J/m2 Pindliig 1/ mol/l mJ/m2 mol/m2 0,03125 32 2 0,002 8,21 * 10-7 1218026,8 0,125 8 7 0,007 2,87 * 10-6 348432,1 0,25 4 8 0,008 3,28 * 10-6 304878,0 -6
46 45 46 46 50 50 50 56 56 56 65 64 64 64 78 78 78 1/C Z Pindliig Γ 1/Γ l/mol J/m 2 [mol/m2] 0 0 0 0 11 0.004 0.000001642 609000.50 5 0.008 0.000003284 304500.25 3 0.009 0.000003695 270666.89 1 0.0105 0.000004310 232000.19
Kusjuures Z = c Valitud kontsentratsioonidel leitud Z väärtused asendan Gibbsi c d RT dc adsorptsiooniisotermi vōrrandisse = ja määran = Z/RT. Saadud pindliia väärtused kanna tabelisse 2. Tabel 2 Kontsentratsioon c 1/c Z Z J/m2 Pindliig 1/ mol/l mJ/m2 mol/m2 0.03 33.3333333 4 0.004 1.61*10-6 619422.8 0.075 13.3333333 11 0.011 4.44*10-6 225244.65 0.14 7.14285714 14 0.014 5.65*10-6 176977.94 0.15 6.66666667 5 0
63. Vedeliku pindpinevuse määramise meetodid. Kapillaarse tõusu meetod Stalagmomeetriline meetod – loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu, vahetult enne tilga eraldumist on pindpinevusjõud ja tilga raskus võrdsed. Mulli suurima rõhu meetd – siin mõõdetakse rõhku, mida on vaja rakendada , et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike 64. Kuidas ja miks sõltub pindpinevus temperatuurist? 65. Mis on pindliig? Pindliig on aine liig pindkihis võrreldes tasakaalulise kontsentratsiooniga tasakaalulises mahus. 66. Kuidas määrata pindliiga pindpinevuse isotermi alusel?
4. Difusioonikonstandi ja difusiooni sügavuse avaldise tuletamine. 5. Kolloidlahuste osmootne rõhk. 6. Sedimentatsiooni tasakaalu tuletus(kuid sedimentatsioonianalüüsi ei tule). 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
23. Vedeliku pindpinevuse määramise meetodid 1. Stalagnomeetriline: Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu. 2. Rõnga lahtirebimise meetod: Pindpinevuse saab määrata otseselt jõust, mida läheb vaja rõnga lahtitõmbamiseks vedeliku pinnalt. 3. Rehbinderi meetod (suurima rõhu meetod): Siin mõõdetaks rõhku, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike. 24. Mis on pindliig? Gibbsi adsorptsiooniks e. Gibbsi pindliiaks nimetatakse aine hulka, mis tuleb lisada süsteemile, kui pindala suureneb ühe ühiku võrra (näiteks 1 cm2) selleks, et aine kontsentratsioon süsteemis jääks samaks. 25. Kuidas määrata pindliiga pindpinevuse isotermi alusel? Saab määrata Gibbsi adsorptsioonivōrrandiga: Γ= - c/RT x ∂σ/∂c kus, c – PAA kontsentratsioon lahuses, σ – pindpinevus vedelik-gaas pinnal, Γ - adsorbeeritud aine liig pinnakihis.
Puu kuivatamine. Voolamis-ja kile on kaetud pindaktiivse aine adsorptsioonikihiga, siis tulemusena GIBBSI ADSORPTSIOONIVÕRRANDI TULETAMINE peenestatud faasi mahu osa kehtib lahjendaud kolloidsüsteemide sadenemispotentsiaal laetud osakesed pannakse liikuma langeb pindaktiivse aine kontsentratsioon kile keskel, liitekohtades Olgu lahuse pinnal üks mool ainet rohkem kui ruumis, siis pindliig korral, kus peenestatud osakesed on kerakujulised, neil on mehhaanilisel jõul Sadenemisp tekib laetud kolloidosakeste see aga suureneb. Selle tagajärjel tekib pindkontsentratsiooni =1/S. Olgu ka lahuse ruumalas 1 mool pindaktiivset ainet. Viies ühesugused mõõtmed ning puudub igasugune vastastikune kindlasuunalisel liikumisel vedelikus. Kui surume kollidlahust läbi gradient, milline on suunatud kile keskele
voolamisele, siis on kolloidlahuse viskoossus alati suurem kui vastava puhta lahusti viskoossus. = 0(1+), 0 puhta lahusti viskoossus, - osakese kujust sõltuv koefitsient, - peenestatud faasi mahu osa kehtib lahjendaud kolloidsüsteemide korral, kus peenestatud osakesed on kerakujulised, neil on ühesugused mõõtmed ning puudub igasugune vastastikune toime.Laminaarsel (vedelikukihid liiguvad üksteise suhtes paralleelselt) voolamisel kehtibNewtoni seadus F = S (dv/dy). Pindliig: süsteemi komponendi pindliiga ehk absorbeerunud aine hulka defineeritakse pindkihi ja faasi sisemuse kontsentratsioonide vahena pinnaühiku kohta. Kui adsorbendi pinna suurus pole teada, siis väljendatakse adsorptsiooni nt 1 g a-ndi kohta ja väljendatakse mool/g. Suhteline viskoossus s=/0. Eriviskoossus eri= (-0)/0. Iseloomulik viskoossus peegeldab polümeeri molekulide hüdrodünaamilist takistust vedelikuvoolamisel. Iseloomuliku viskoossuse saab määrata
kus on vedeliku viskoossus, r - kera raadius, v - kera liikumise kiirus. Kui kera langeb püsiva kiirusega läbi vedeliku, siis vedeliku poolt avaldatav takistav jud tasakaalustab gravitatsioonijõu: 4/3r3(1-2 )g = 6rv Valemis 4/3 r3 on kera ruumala, 1 - langeva keha tihedus, 2 - vedeliku tihedus, g - raskuskiirendus, sulgavaldis (1 - 2) vtab arvesse vedeliku üleslüket. 9. Pinna vaba energia, pindpinevus, pindaktiivsus, pindliig Pindpinevust defineeritakse kahel viisil: 1) pindpinevus on jõud, mis mõjub vedeliku eralduskontuuri pikkusühikule selles suunas, milles vedeliku pind kahaneb. 2) Pindpinevus on töö, mida on vaja kulutada pinna suurendamiseks ühe pindalaühiku võrra. Matemaatiliselt on pinna vabaenergia ehk pindpinevus defineeritud Gibbsi vabaenergia (GS) juurdekasvuna faasidevahelise pinna suurenemisel ühe pinnaühiku võrra. Pinna vaba energia ehk pindpinevus tingimustel P,T = const:
22. Vedeliku pindpinevuse määramise meetodid. 1. Stalagnomeetriline: Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu. 2. Rõnga lahtirebimise meetod: Pindpinevuse saab määrata otseselt jõust, mida läheb vaja rõnga lahtitõmbamiseks vedeliku pinnalt. 3. Rehbinderi meetod (suurima rõhu meetod): Siin mõõdetaks rõhku, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike. 23. Mis on pindliig? Gibbsi adsorptsiooniks e. Gibbsi pindliiaks nimetatakse aine hulka, mis tuleb lisada süsteemile, kui pindala suureneb ühe ühiku võrra (näiteks 1 cm2) selleks, et aine kontsentratsioon süsteemis jääks samaks. 24. Kuidas määrata pindliiga pindpinevuse isotermi alusel? Süsteemi komponendi pindliiga Γ ehk absorbeerunud aine hulka defineeritakse pindkihi ja faasi sisemuse kontsentratsioonide vahena pinnaühiku kohta. Saab määrata Gibbsi adsorptsioonivōrrandiga:
*Meetodit ei ole vaja kalibreerida teiste meetoditega ega standardlahustega. *Pindpinevus on võrdeline mehaanilise jõuga, mis on vajalik teadaoleva traadi- ja rõngaraadiusega rõnga lahtirebimiseks lahuse pinnalt. *Seda protsessi kirjeldav valem on: = Fk/4R r , kus pinpinevus, F- jõud, Rr rõnga raadius, k- Hankins/Jordan paranduskoefitsent, V- lahuse lisaruumala, mis tekitatud rõnga tõmbamisest, Rw- traadi raadius Gibbsi pindliig ja Gibbsi adsorptsiooniisoterm Gibbsi adsorptsiooniks e. Gibbsi pindliiaks nimetatakse aine hulka, mis tuleb lisada süsteemile, kui pindala suureneb ühe ühiku võrra (näiteks 1 cm2) selleks, et aine kontsentratsioon süsteemis jääks samaks. Näitab aine liiga või puudujääki pinnal, võrreldes faasi Sisemusega (võib olla nii positiivne kui negatiivne suurus). Et mõista adsorptsioonilist käitumist lahus gaas piirpinnal, on vaja sõltuvust,
*Meetodit ei ole vaja kalibreerida teiste meetoditega ega standardlahustega. *Pindpinevus on võrdeline mehaanilise jõuga, mis on vajalik teadaoleva traadi- ja rõngaraadiusega rõnga lahtirebimiseks lahuse pinnalt. *Seda protsessi kirjeldav valem on: = Fk/4Rr , kus pinpinevus, F- jõud, Rr rõnga raadius, k- Hankins/Jordan paranduskoefitsent, V- lahuse lisaruumala, mis tekitatud rõnga tõmbamisest, Rw- traadi raadius Gibbsi pindliig ja Gibbsi adsorptsiooniisoterm Gibbsi adsorptsiooniks e. Gibbsi pindliiaks nimetatakse aine hulka, mis tuleb lisada süsteemile, kui pindala suureneb ühe ühiku võrra (näiteks 1 cm2) selleks, et aine kontsentratsioon süsteemis jääks samaks. Näitab aine liiga või puudujääki pinnal, võrreldes faasi Sisemusega (võib olla nii positiivne kui negatiivne suurus). Et mõista adsorptsioonilist käitumist lahus gaas piirpinnal, on vaja sõltuvust, mis seoks Gibbsi pindliia G,
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
