1 / 33

Reaktivita a struktura povrchů pevných látek

Reaktivita a struktura povrchů pevných látek. Rozvoj technologií: – děje na mezifázovém rozhraní Katalýza Fázové rozhraní: pevná látka - plyn (kapalina) Historický vývoj:

denise-ellis
Download Presentation

Reaktivita a struktura povrchů pevných látek

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Reaktivita a struktura povrchů pevných látek

  2. Rozvoj technologií:– děje na mezifázovém rozhraní Katalýza Fázové rozhraní: pevná látka - plyn (kapalina) Historický vývoj: • termodynamika adsorpce, změny elektrických vlastností v průběhu adsorpce, stanovení specifických povrchů PL, studium distribuce pórů ... • studium povrchů s využitím moderních instrumentálních technik Příklad: 1 cm3 stříbra - 5.9 .1022 atomů, na povrchu 9.1015 atomů poměr objem : povrch ~ 107 rozvoj instrumentálních technik poskytujících informace o povrchových vlastnostech pevných látek (ultra vysoké vakuum).  měření spekter elektronů, iontů ...  informace o složení a struktuře povrchových vrstev

  3. Geometrické a texturní charakteristiky pevných látek Vnější (geometrický) povrch pevných látek velikost částic krychle s délkou hrany 1 m  povrch = 6 m2 krychle rozdělena na 1018 krychliček  celkový povrch tělesa = 6 .106 m2 Př.: Určete hodnotu specifického povrchu pro monodisperzní soustavu s poloměrem částic (r=0.1 mm, =3 g/cm3)

  4. Kompaktní částice mohou vytvořit systém s velkým povrchem, pokud jsou dostatečně malé Rozhodujícím příspěvkem k výsledné hodnotě Sg je vnitřní povrch pórů Metody určování velikosti částic F(u) f(u)

  5. Rozdělovací( distribuční) funkce Normální distribuce Log-normální distribuce Gamma distribuce

  6. Mikroskopická technika Systém Lucia

  7. Mikroskopická technika - vyhodnocení

  8. Mikroskopická technika - vyhodnocení

  9. FVZ FOD ,  d č uP G Sedimentační metody Založeny na Stokesově zákoně Gravitační Vztlaková Odporová G = FVZ + FOD

  10. Sítová analýza Rozdělení podle velikosti sít (příklad) • Krystaly extrémně velké ( nad 4 až 5 mm) • Krystaly velké (1 až 4 mm) • Krystaly drobné ( 0,2 až 1 mm) • Krystaly velmi drobné ( pod 0,2 mm)

  11. Další metody • Měření elektrického odporu zařízení Coulter-Counter velikost okamžité změny odporu je úměrné velikosti částice • Permeační metody Vrstvou zrnitého materiálu prochází proud tekutiny. Z velikosti tlakové ztráty se určí velikost tuhých částic.

  12. Textura vnitřní stavba látky daná uspořádáním (např. krystalů ) v prostoru a jejich tvarem Příklad Tablety Al2O3 lisováním primárních částic  sekundární částice  prostory mezi primárními a sekundárními částicemi vytvářejí systém kanálků a chodbiček = systém pórů.

  13. Typy pórů Velikost pórů klasifikace podle IUPAC: mikropóry rp < 1,6 nm mezopóry 1,6 nm < rp < 30 (50) nm makropóry 30 nm < rp < 7500 nm

  14. Typy idealizovaných porezních struktur

  15. Objem pórů • z - zdánlivá hustota (rtuťová) pyknometricky, kapalina rtuť •  - skeletální hustota (skutečná) pyknometricky, plynné hélium

  16. Porozita objem pórů vztažený na celkový objem porézní částice • Hg zdánlivá hustota (rtuťová) • SK skeletální hustota (skutečná)

  17. ADSORPTIV ADSORBENT Adsorpce Povrch PL – silové pole, které přitahuje molekuly sousedních fází. Tyto molekuly jsou adsorbovány na povrchu PL.

  18. Dle povahy sil, které se při adsorpci uplatňují Za dané teploty a pro stejný adsorbent se nejvíce sorbují plyny nejsnáze zkapalnitelné. NH3>CO2>CH4>O2>CO>Ar>N2>H2>He

  19. Termodynamika fázového rozhraní Adsorpční metody jsou založeny na stanovení adsorbovaného množství potřebného pro pokrytí povrchu sorbentu monovrstvou adsorbovaných molekul. Mezifázová energie rozhraní kondensovaná fáze – vakuum = povrchová energie Metody stanovení povrchových energií tuhých látek • Rychlost deformace PL v závislosti na aplik. tečném napětí • Měření rozpouštěcích tepel krystalů různé velikosti Rozdílné vlastnosti povrchu a objemové fáze  rozdílnost ve složení

  20. množství adsorbované látky bude záviset: • velikosti plochy mezifázového rozhraní • mezifázové energii  • složení povrchových vrstev Změna Gibbsovy energie pro povrchov. vrstvu a objem. fázi povrchová fáze objemová fáze

  21. Gibbs-Duhemovy rovnice Gibbsova adsorpční izoterma

  22. Gibsova adsorpční izoterma

  23. Adsorpční izoterma • závislost adsorbovaného množství adsorbátu*) na tlaku adsorbátu *) látkové množství nebo (objem plynného adsorbátu při STP) vztažené na jednotku hmotnosti adsorbentu Adsorpce ethylchloridu na uhlí A)-15.3°C, B) 0°C, C) 20°C

  24. Typy adsorpčních izoterem

  25. Adsorpční izoterma

  26. Určení adsorpčních izoterem – objemová metoda objemová metoda

  27. ROVNICE ADSORPČNÍCH IZOTEREM Langmuirova izoterma předpoklady: • adsorptiv na povrchu PL vytváří 1 vrstvu molekul • povrch je energeticky stejnorodý • molekuly adsorptivu na sebe vzájemně nepůsobí

  28. Langmuirova izoterma Rovnice Langmuirovy izotermy A stupeň pokrytí L celková koncentrace adsorpčních míst na povrchu

  29. Langmuirova adsorpční izoterma závislost stupně pokrytí na tlaku adsorbátu.

  30. Určování měrného povrchu - Sg • Sspecifický povrch PL [m2/g]c • CA *látkové množství obsazených center [mol/g] • NAVAvogadrova konstanta (6,022 . 1023 ) [molekul/mol] • A Plocha, kterou zaujímá na povrchu 1 molekula adsorptivu [m2]

More Related