povrchů a koloidních soustav Fyzikální chemie povrchů a koloidních soustav Vlastnosti fázových rozhraní Disperzní soustavy

Fázová rozhraní kolem nás

vesmír objekty fázovým rozhraním kapalina plyn kapalina pevná látka obklopené fázovým rozhraním kapalina plyn kapalina pevná látka plyn pevná látka kapalina pevná látka (povrch kapaliny) (povrch pevné látky) mobilní, homogenní nehomogenní

Fázová rozhraní z makroskopického hlediska objemová fáze určitá část objemu zkoumaného systému, ve které jsou vlastnosti konstantní nebo se spojitě mění v prostoru

molekulárního hlediska z mikroskopického, molekulárního hlediska objemová fáze

☻ při přesunu molekuly z objemové fáze do povrchové vrstvy vzroste její potenciální energie ☻ energie molekul ve fázovém rozhraní je odlišná od energie molekul v objemové fázi ☻ pro vytvoření nového povrchu je zapotřebí dodat určitou práci

Gibbsovy [T, p] nebo Helmholtzovy [T, V] energie systému: Práce na vytvoření nového povrchu je úměrná počtu molekul převedených z objemové fáze do fázového rozhraní neobjemová izotermní vratná práce ploše nově vytvořeného fázového rozhraní [T, p] dG [T, V] dF Konstanta úměrnosti = izotermní vratná práce potřebná k jednotkovému zvětšení plochy fázového rozhraní mezifázová energie povrchová energie u systémů kondenzovaná fáze-plyn Práce dodaná systému při jednotkovém zvětšení fázového rozhraní se projeví zvýšením Gibbsovy [T, p] nebo Helmholtzovy [T, V] energie systému:

mezifázové a povrchové napětí rozměr : síla/délka = energie/plocha tečná síla, působící ve směru povrchu na úsečku jednotkové délky rozměr : síla/délka = energie/plocha [N m–1 , mN m–1] [J m–2 , mJ m–2]

Koníkova bublina má jedno fázové rozhraní g/ℓ Jak velkou práci musí vykonat mořský koník, aby svou bublinu o poloměru 1 cm zvětšil na trojnásobek? Povrchové napětí vody má za uvažovaných podmínek hodnotu 60 mN m–1. Koníkova bublina má jedno fázové rozhraní g/ℓ 1. r1 = 0,01 m 2. r2 = 3 r1 o poloměru a ploše Zvětšení plochy: [(N m–1 )  m2 = J]

Kolikrát větší bublinu vyfoukne dívka z mýdlového roztoku o povrchovém napětí 60 mN m–1, jestliže na zvětšení bubliny o poloměru 1 cm vynaloží stejnou povrchovou práci jako mořský koník pod vodou? Mýdlová bublina představuje film kapaliny, který má vnitřní a vnější povrch. r1 = 0,01 m Původní bublina: Bublina po zvětšení: (Předpokládáme, že film je velmi tenký, takže rozdíl mezi poloměrem vnitřního a vnějšího povrchu je zanedbatelný). Bublina se zvětší přibližně 2 krát

kapilární elevace

kapilární elevace

kapilární elevace & osmotický tlak

19

41

45