Fenómenos de superficie

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Fenómenos de superficie  : un conjunto de fenómenos debidos a las propiedades especiales de capas delgadas de materia en la interfaz de las fases . Los fenómenos superficiales incluyen procesos que ocurren en el límite de fase , en la capa superficial interfacial y que resultan de la interacción de fases conjugadas.

Los fenómenos superficiales se deben al hecho de que en las capas superficiales en los límites de la interfase, debido a la diferente composición y estructura de las fases en contacto y, en consecuencia, debido a la diferencia en los enlaces de los átomos y moléculas superficiales del lado de diferentes fases . , hay un campo no saturado de fuerzas interatómicas e intermoleculares. Como resultado, los átomos y las moléculas en las capas superficiales forman una estructura especial, y la sustancia adquiere un estado especial que difiere de su estado en el volumen de fases por varias propiedades [1] . Los fenómenos superficiales son estudiados por la química coloidal .

Clasificación de los fenómenos superficiales

Los fenómenos de superficie suelen clasificarse de acuerdo con la ecuación combinada de la primera y segunda leyes de la termodinámica, que incluye los principales tipos de energía . Para cualquier sistema heterogéneo, se puede escribir de la siguiente forma:



Esta ecuación muestra el incremento de la energía de Gibbs a través de la suma algebraica de los incrementos de otros tipos de energía. Es obvio que la energía superficial es capaz de transformarse en los siguientes tipos de energía:

La transformación de la energía superficial en uno de los tipos de energía enumerados corresponde a ciertos fenómenos superficiales, como un cambio en la reactividad con un cambio en la dispersión , adhesión y humectación , capilaridad , adsorción , fenómenos eléctricos.

Importancia de los fenómenos superficiales

Los fenómenos superficiales están muy extendidos en la ingeniería química . Casi cualquier producción química se lleva a cabo utilizando sistemas dispersos y fenómenos superficiales. Por regla general, todos los procesos heterogéneos en tecnología química se llevan a cabo en la máxima superficie de contacto de fase. Para ello, los sistemas de materia se transfieren al estado de suspensiones, polvos, emulsiones, nieblas, polvos. Los procesos de molienda de materias primas y productos intermedios, el enriquecimiento proceden en sistemas dispersos, en ellos juegan un papel importante fenómenos como la humectación, la capilaridad, la adsorción , la sedimentación , la coagulación . Los adsorbentes y catalizadores porosos, que son un sistema disperso con un medio de dispersión sólido, se utilizan ampliamente en tecnología química.

Los patrones de los fenómenos superficiales, en particular la formación de estructuras, sirven como base teórica para la obtención de materiales con las propiedades deseadas: cerámicas, cementos, vitrocerámicas, adsorbentes, catalizadores, polímeros, polvos, medicamentos, etc.

Fenómenos en superficies de agua

Existe un claro contraste entre la simplicidad de la interfase aceite-agua durante la inspección visual y su complejidad a escala microscópica , que se manifiesta en la de la interfase y en la dinámica de sus enlaces de hidrógeno [2] . Se dedicó una gran cantidad de trabajo, comenzando con Poisson y Maxwell , al estudio de la estructura del agua y su reactividad en la interfase, sin embargo, debido al escándalo de las poliaguas , el tema de la estructura del agua experimentó un declive en la actividad científica [3 ] .

Los fenómenos superficiales en la interfaz agua-petróleo subyacen a una serie de procesos químicos , físicos y biológicos importantes , que incluyen la formación de micelas y membranas , el plegamiento de proteínas , la separación química , la recuperación de petróleo , la formación de nanopartículas y la polimerización de la interfaz . [cuatro]

La estructura del agua en contacto con las superficies hidrófobas "extendidas" que se producen en la interfaz , por ejemplo, en una emulsión de hexano , es muy diferente de la estructura de la capa hidratación de solutos como el metano . En una solución homogénea de metano, las moléculas de la capa de agua están orientadas tangencialmente a la esfera de la molécula de metano; mientras que en una emulsión de hexano, alrededor del 25% de las moléculas de agua superficial pierden un enlace de hidrógeno y los grupos OH libres resultantes penetran en la micela de hexano . Según la hipótesis de los químicos Y. Chon y R. A. Markus , la presencia de grupos OH libres es la razón por la que algunas reacciones orgánicas en la superficie del agua aceleran de veces. [5]

La superficie del agua en los coloides puede tener una estructura de racimo que consta de varias capas de agua . [6]

Véase también

Notas

  1. ↑ Biletskyi, V., Shendrik, T., Sergeev, P. Derivatografía como método de estudio de la estructura del agua en superficies minerales sólidas.//Londres, 2012. Procesos geomecánicos durante la minería subterránea - Actas de la Escuela de Minería Subterránea, págs. 181. . Consultado el 1 de diciembre de 2015. Archivado desde el original el 8 de diciembre de 2015.
  2. ↑ McFearin, Beaman, Moore y otros, 2009 .
  3. ↑ Vogler, 1998 .
  4. ↑ Moore, Richmond, 2008 .
  5. ↑ Jung, Marcus, 2007 .
  6. ↑ Chaplin, 2006 .

Literatura