sivi gaz ve sivi sivi ara y zeyler l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
SIVI-GAZ VE SIVI-SIVI ARA YÜZEYLER? PowerPoint Presentation
Download Presentation
SIVI-GAZ VE SIVI-SIVI ARA YÜZEYLER?

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 32

SIVI-GAZ VE SIVI-SIVI ARA YÜZEYLER? - PowerPoint PPT Presentation


  • 1236 Views
  • Uploaded on

SIVI-GAZ VE SIVI-SIVI ARA YÜZEYLERİ. Yüzey ve ara yüzey gerilimleri. Yüzey gerilimi ya da ara yüzey gerilimi neden var? Nasıl oluşuyor? Neden sıvı damlaları ve kabarcıkları küre şeklinde?. Yüzey gerilimi: Sıvı yüzeyinde bir birimlik uzunluğundaki çizgi ile 90 0 ’lik açılar yapan kuvvet

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'SIVI-GAZ VE SIVI-SIVI ARA YÜZEYLER?' - arleen


Download Now 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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
y zey ve ara y zey gerilimleri
Yüzey ve ara yüzey gerilimleri

Yüzey gerilimi ya da ara yüzey gerilimi neden var?

Nasıl oluşuyor? Neden sıvı damlaları ve kabarcıkları küre şeklinde?

Yüzey gerilimi:

Sıvı yüzeyinde bir birimlik uzunluğundaki çizgi ile 900’lik açılar

yapan kuvvet

Yüzey alanını birim miktarda izotermal ve dönüşünlü arttırmak

İçin gerekli iş. (Yüzey serbest enerjisi)

Yüzey ve ara yüzey terimleri arasındaki farklılık nedir?

ara y zeylerde molek ller aras kuvvetlerin katk s
Ara yüzeylerde moleküller arası kuvvetlerin katkısı

Yüzey/ara yüzey gerilimlerinden sorumlu kısa mesafedeki

moleküller arası kuvvetler:

Van der walls kuvvetleri, hidrojen bağı ve metal bağı

Çeşitli sıvıların

yüzey gerilimleri

ve suya karşı ara

yüzey gerilimleri

(Nm m-1)

slide5

Suyun yüzey gerilimi:γsu = γsud + γsuh

Civanın yüzey gerilimi:

γHg = γHgd + γHgm

Hidrokarbonlar için yüzey gerilimi eşitliğini nasıl yazarız?

Fowkers tarafından yağ-su dispersiyon etkileşimleri

γyağsu = γyağd +( γsud + γsuh ) – 2x (γsud + γyağd)1/2

rnek soru n hekzan su ara y zeyi i in suyun y zey gerilimine hidrojen ba ndan gelen katk y bulunuz
Örnek soru: n-hekzan-su ara yüzeyi için suyun yüzey gerilimine hidrojen bağından gelen katkıyı bulunuz?

γHekzan-su = γhekzand +( γsud + γsuh ) – 2x (γsud + γhekzand)1/2

51.1= 18.4 + 72.8 –2x(γsudx 18.4)1/2

γsud = 21.8 Nm m-1

γsuh = 72.8 – 21.8 = 51.0 Nm m-1

Fowkes alkanların sırası için yüzey ve ara yüzey gerilimlerini

Kullanarak γsud = 21.8 + - 0.7 Nm m-1 olduğunu hesaplamış.

kavisli y zeylerde kelvin denklemi
Kavisli yüzeylerde -Kelvin denklemi
  • Yüzey geriliminin sonucu olarak, herhangi bir kavisli yüzeyde konkav tarafta daha büyük basınç vardır. Kavisli yüzeyler için basınç farklılığı Young-Laplace denklemiyle verilir:
  • ΔP= γ (1/r1 + 1/r2) denklemi küresel yüzey için ΔP= 2γ /r olur.
  • RTln Pr/P0= 2γM /dr = 2γVm/r Kelvin denklemi

d:sıvının yoğunluğu

Vm: molar hacim, M: molar kütle

slide8
Su damlacıkları için γ’nin sabit olduğu farzedilerek;
  • r = 10-7 Pr/P0~ 1.01

10-8 1.1

10-9 3.0

Kelvin denklemi deneysel olarak dönüştürülmüştür. Aynı zamanda konkav kapiler menisküslere uygulanabilir. Bu durumda eğim negatif olur ve buhar basıncı düşmesi tahmin edilir.

s cakl kla y zey geriliminin de i mesi
Sıcaklıkla yüzey geriliminin değişmesi
  • Çoğu sıvı için yüzey gerilimi hemen hemen sıcaklık artışıyla doğrusal tarzda azalır. Kohezyon kuvvetleri sıfıra yaklaştığı için, kritik sıcaklık bölgesinde çok küçük olur.

Ramsey-Shields’ın denklemi:

γ (M.x/d)2/3 = k(Tc-T-6)

M: Sıvınınmolar kütlesi, d: sıvının yoğunluğu, Tc=kritik sıcaklık

k: sbt, x: sıvının assosiasyon derecesi

y zey ve ara y zey gerilimlerinin l lmesinde kullan lan metotlar

Statik metotlar

Dinamik metotlar

Koparma metotları

Yüzey ve ara yüzey gerilimlerinin ölçülmesinde kullanılan metotlar

Kapiler yükselme

Salınımlı fıskiye metodu

Wilhelmly plak

metodu

Halka metodu

Wilhelmly plak

metodu

Asılı damla metodu

kapiler y kselme metodu
Kapiler yükselme metodu
  • Sıvının dar kapiler tüpte yükselmesi

γ = r.h.Δd.g/ 2cosΘ

Θ=0 için γ = ½.r.h.Δd.g Δd=dsıvı-dbuhar

Dar kapilerde menisküs yaklaşık olarak yarı küresel, bu nedenle:

γ = ½. r.(h + r/3).Δd.g

Pratik olarak kapiler yükselme metodu, değme açısı 0 olduğunda kullanılır.

Şekil: Kapilerde sıvının yükselmesi

slide12

Farklı yarıçaptaki kapilerle için

kapiler yükselmedeki farklılık

ölçülür. Sıvı haznesinin düz

Yüzeyi ile referansı elimine

etmek için kullanışlı bir ayrımdır.

Diferansiyel kapiler yükselme aygıtı

γ = ½.r1.h1.Δd.g= r2.h2.Δd.g

γ = Δd.g.r1.r2 .Δh/ 2(r1-r2)

wilhemly tabaka metodlar
Wilhemly tabaka metodları

Wilhelmy levha koparma yöntemi ayıtları

a) Ayırma b) Statik

Sıvıyı tutan kap yavaş yavaş

sıvıya batırılır ve ayırma

noktasında dengedeki çekme

belirlenir.

Wdet-W= 2(x+y)γ

Yüzey gerilimindeki değişiklikler

ölçüldüğü için, plakayı sabit batmada (daldırmada) tutmak için

kuvvette değişiklik gereklidir.

halka metodu
Halka metodu

Halka metodu ile ara yüzey gerilimi ölçümü

  • Bu metotta yüzey veya ara yüzeyden ayırmak
  • için gerekli kuvvet iki şekilde ölçülür:
  • Terazinin kolundan halkayı asma
  • Telin gerilmesi ya da bükülmesini izleme

Ayırmsa kuvveti, yüzey ve ara yüzey gerilimi ile şöyle ilişkili:

γ = βF/ 4πRβ: Düzeltme faktörü F: Halkayı çekme faktörü

R: Halkanın çekme kuvveti

(β-a)2= 4b/π2. 1/R2. F/4πR(d1-d2) + c

d1:Düşük yoğunluk, d2: Yüksek yoğunluk, a ve b tüm halkalar için sabit

c=0.04534- 1.679 r/R r: Telin yarıçapı

damla hacmi ve damla a rl metodu
Damla hacmi ve damla ağırlığı metodu

Sıvı damlalarının düşey olarak yükselen dar

tüpün ucundan yavaşça kendi başlarına

kopmaları sağlanır. Damlalar ya tartılır ya da

hacimleri ölçülür.

Kopma noktasında;

γ= Ф.m.g/2Пr = Ф.V.d.g/2Пr

m.damlanın kütlesi, V: damlanın hacmi

d:sıvının yoğunluğu, r:tüpün yarıçapı

Ф:düzeltme faktörü

Kapiler ucundan kopan sıvı

damlasının görünümü

--Düzeltme faktörü niye gerekli?

-- Ф, r / V1/3 oranına bağlıdır. Ф’nin değeri Harkins ve Brown tarafından

belirlenmiştir ve 0.6 ve 1.2 arasında olan r / V1/3 değerlerinin daha iyi

olduğu belirtilmiştir.

slide16

Damla hacmi ve damla ağırlığı

yönteminde düzeltme faktörünün

değişme eğrisi Ф=f( r / V1/3)

as l damla profil metodu
Asılı damla profil metodu
  • Sıvının asılı kalan damlası fotoğraflanır ve şekli

grafik kağıdına çizilir. Damlanın çeşitli boyutlarından yüzey ve ara yüzey gerilimi hesaplanabilir.

sal n ml f skiye metodu
Salınımlı fıskiye metodu
  • Yüzeylerin oluşumundan çok kısa zaman sonra yüzey gerilimleri ölçülür. Daha önceki metodlar denge gerilimlerini ölçmek için kullanılır. Eliptik kesit ağzından çıkan sıvı fıskiyesi kararsızdır ve onun kesitinde salınır. Yüzey gerilimleri fıskiye boyutlarından (özellikle fotoğrafla), akış hızından hesaplanabilir.
adsorpsiyon ve ara y zeylerde y nelme y zey aktivitesi
Adsorpsiyon ve ara yüzeylerde yönelmeyüzey aktivitesi

Adsorplanan yüzey aktif moleküllerin buhar-su ve yağ-su ara yüzeyinde monomoleküler tabaka olarak yönelmeleri

Molekülsel yapıların yüzey ve ara yüzeyde monomoleküler tabaka

oluşturmaları YÜZEY AKTİVİTESİ’ni oluşturur.

Yüzey aktif bir maddenin adsorbe edilmiş bir tabakasının ara

genişletme basıncı π ise, yüzey veya ara yüzey gerilimi bu büyüklük

kadar düşer. γ = γ0-π olur. γ: Adsorplanma sonucu γ0: Başlangıç yüzey gerilimi

slide20

Alkollerin sulu çözeltilerinin

200C’da yüzey gerilimi

Şekil, bazı alkol homolog

serilerinin suyun yüzey gerilimi

üzerine etkisini göstermektedir.

Traube tarafından önerilen ilke:

özel bir homolog serisinin seyreltik

çözeltilerde yüzey gerilimi

düşürme derecesi her bir CH2

grubunun artmasıyla belirli oranda

artar.

slide21

Elektrolit ve şeker çözeltilerinde

negatif adsorpsiyonun doğurduğu küçük

miktarda yüzey gerilimi artışı gözlenir.

Neden olabilir?

200C’de sulu NaCl çözeltilerinin

yüzey gerilimi

İki sıvı arasındaki ara yüzey gerilimi, yüzey aktif maddenin belirli miktarda katılmasıyla yeterli ölçüde azalır, emülsiye olma kolayca gerçekleşir. γ = γ0-π denkleminde π » γ0 ise sıvılar birbiri içinde karışabilir.

Çözünen-çözücü çekim kuvvetleri,

çözücü-çözücü çekim kuvvetlerinden

daha yüksektir. Böylece çözünen

moleküller yüzey ya da ara yüzeyden

uzaklaşarak sıvı içinde kolayca

dolaşabilirler.

adsorps yon hizi
ADSORPSİYON HIZI
  • Adsorplanmış yüzey tabakanın oluşumu, yüzey aktif maddenin çözelti içindeki difüzyon hızına bağımlıdır. Çözelti içindeki ara yüzey gerilim dengesinin oluşumu, çözelti seyreltik ve çözünen moleküller büyük ve asimetrikse birkaç dakika alabilir. Safsızlıklar varsa, bu süre artabilir. Adsorpsiyonda zaman faktörü, dinamik metotla oluşturulan yüzeylerin yüzey geriliminin ölçülmesiyle gösterilebilir. Örneğin, salınımlı fıskiye metodu ile sodyum oleat çözeltilerinin ölçülen yüzey gerilimi saf suya yaklaşır, fakat yüzeyin olgunlaşmasına izin verildiğinde hızlı bir şekilde düşer.
adsorpsiyonun termodinami i gibbs adsorpsiyon denklemi
Adsorpsiyonun termodinamiği-Gibbs adsorpsiyon denklemi

Birbiriyle karışmayan iki faz

arasında matematiksel olarak

SS düzleminden bahsedilir.

Gerçek sistemlerde kompozisyon

değişim bölgesi ortaya çıkar.

σ bölgesinde adsorpsiyon

sonucu yüzey aşırı konsantrasyonu

oluşmaktadır.

Γi= niσ/A

Γ: yüzey aşırı kons.

ni: i bileşeninin miktarı

A: ara yüzey alanı

α ve β fazları arasındaki ara yüzeyin

görünümü

slide25

Bir sistemin toplam termodinamik enerjisi aşağıdaki genel bağıntıyla

U = TS - pV +Σμini 1

Bu bağıntı, yüzey fazının termodinamik enerjisi için,

Uσ = TSσ – pVσ + γA + Σμinσ 2

2 eşitliğinin diferansiyeli alınırsa,

dUσ = TdSσ + SσdT – pdVσ – Vσ dp + γdA + Adγ+ Σμidniσ + Σniσ dμi

Termodinamiğin 1. ve 2. yasası uyarınca 1 bağıntısı için,

dU = TdS - pdV + Σμidni 4 yazılabilir.

 dUσ = TdSσ – pdVσ + γdA + Σμidniσ 5

5 eşitliği3’ ten çıkarılırsa,

SσdT – Vσ dp + A dγ + Σniσdμi =0

Sabit basınç ve sıcaklıkta,

dγ=-Σ niσ/A . dμi = - ΣГi dμi

slide26

İki bileşenli basit çözeltiler için

dγ= - ГA dμA + - ГB dμB(Çözücünün ГA=0)

dγ= - ГB dμ

μB =μB0+ RTlnaB dμB= RT dlnaB

 ГB= - 1/ RT. dγ /dlnaB= – aB / RT. dγ/daB

Seyreltik çözeltiler için, (aB= cB)

ГB= - cB / RT . dγ/ dcB

1:1 iyonik surfaktantların çözeltileri için,

ГB= - cB / 2RT . dγ/ dcB

gibbs denkleminin deneysel do rulanmas
Gibbs denkleminin deneysel doğrulanması

Birkaç araştırmacı, surfaktant maddelerin çözeltileriyle hava kabarcıkları yaptı ve oluşan köpüğü topladı. Yüzey fazlası, hapsedilmiş köpüğün analizi ve köpükteki kabarcıkların yüzey alanının tahminiyle hesaplandı. Sonuçlar alanın tahminindeki belirsizlik nedeniyle güvenilir değildi, çünkü adsorpsiyon dengesi kurulmamıştı.

McBain ve Spain, 0.1 mm kalınlığındaki yüzey tabakaları, yüzey aktif maddelerin çözeltileri içerisinde küçük parçalar halinde kesildi. Toplanan materyal analiz edilip, yüzey aşırı konsantrasyonları hesaplandı. Bu sonuçların yüzey gerilim verilerinden hesaplanan yüzey aşırı konsantrasyonlarıyla uyumlu olduğu görüldü.

Yüzey konsantrasyonları ayrıca, β yayınlayıcı radyoaktif izotoplarla çözünenin etiketlenmesi ve çözelti yüzeyine Geiger sayacının yerleştirilmesiyle elde edilen radyasyon pikinin ölçülmesiyle elde edilmiştir. β ışınları çözelti içerisine hızlıca sulandırıldığı için, ölçülen radyasyon yüzey bölgesi ve yalnızca bulk bölgesinin ince tabakası için geçerlidir.

surfaktant zeltilerinin fiziksel zellikleri
Surfaktant çözeltilerinin fiziksel özellikleri

Seyreltik çözeltilerinde surfaktant

normal çözünen gibi davranmak-

tadır. Fakat belirli konsantarsyonların

üzerinde osmotik basınç, iletkenlik,

türbidite ve yüzey gerilimi gibi

büyüklükler genel değişim

niteliğinden anormal bir sapma gös-

terirler.

Kritik misel konsantrasyonu (c.m.c): misel oluşumunun fark edildiği

konsantrasyon. Miselleşme, surfaktantın ara yüzey enerjisini azaltarak

adsorplanması olayıdır.

kritik misel konsantrasyonu nas l d r l r
Kritik misel konsantrasyonu nasıl düşürülür?

1-Surfaktantların hidrofobik kısmının artması

2- Sıcaklığın düşük olması

3- Basit elektrolitlerin katılması

400C’de sodyum alkil sülfatların homolog serisi için kritik misel

konsantrasyonları

250C’de sulu sodyum klorür çözeltilerinde sodyum dodesil sülfatın kritik misel

konsantrasyonları

misellerin olu umu
Misellerin Oluşumu

Küresel ve laminar misel yapılarının

şematik gösterimi

Hartley, küresel yapıyı

McBain, laminar modeli

Harkins, silindirik model

Laminar ve silindirik miseller

genellikle ağırlıkça %10’luk

konsantrasyonun üzerinde

oluşurlar.

Küresel geometrik yapılı sıvı misellerin varlığını doğrulayan bazı deneyler:

1-K.M.K liyofobik kısmın niteliğine bağlı olması, kristal düzenlenmelerde

liyofilik kısmın önem kazanması

2-Küresel yapının yarıçapının liyofobik gruplardan gidilerek tahmin

edilenden düşük olması

3-Miseller katı fazda olsalardı, difüzyon hızının düşüklüğü nedeniyle

çözünme olayının kolay meydana gelmemesi, yavaş olması

slide31
Kuvvetli yüzey aktif maddelerle oluşturulan misellerde, her bir misel taneciğine düşen monomer ünite sayısı m ile yüzey aktif maddenin yapısında bulunan hidrokarbon zincirinin karbon sayısı n arasındaki ilişki

n: 12, 14, 16, 18

m:33, 46, 60, 78

z n rle tirme
Çözünürleştirme

Surfaktantların K.M.K. üzerinde oluşturdukları miseller sonucu, surfaktantlar çözünmeyen organik maddeyi misel yapının merkezine iletme yoluyla çözebilir. Örneğin, kuru ksilenol saf su içinde dağılarak çözünme gösterdiği halde, bu madde suya sodyum dodesil sülfatın katılmasıyla, koyu kırmızı renkli çözelti verir.

Elektrostatik ve hidrofobik etkileşimlerin dengesi çözünmenin yerini belirler, miselin yüzeyinden iç kısımda her hangi bir yerde olabilir.

Çözünürleştirme, su-çözünmeyen maddeler içeren farmatik ürünler, deterjanlar, emülsiyon polimerizasyonu ve organik reaksiyonların misel katalizinin oluştururulmasında pratik önemi vardır.