표면 화학

표면 화학은 표면이나 위상 경계의 특성과 표면 또는 계면에서 발생하는 화학적 변화를 알려주는 화학 분야입니다.

표면 화학은 표면이나 인터페이스에서 발생하는 현상에 대해 알려줍니다. 표면은 벌크 위상을 슬래시로 분리하여 특징 지어집니다. 예를 들어, 고체와 가스 사이의 표면은 고체 가스 또는 고체/가스로 표시됩니다.

흡착

흡착은 표면력의 작용에 의해 야기되는 표면에서 더 높은 농도의 현상이거나 시스템의 두면 사이의 계면 층의 농도가 변화한다고 말할 수 있습니다.
흡착은 숯에 의한 가스 흡수를 발견하는 동안 Scheele에 의해 도입되었으며 흡착은 Kayser and Raymonds에 의해 개발되었습니다.

흡착에 대한

예

h₂, o₂, cl₂ 등과 같은 가스가 분말 숯을 함유 한 용기에서 채취하면 가스가 숯 표면에 흡착 될 때 가스의 압력이 천천히 감소합니다.
실리카 겔이있을 때 겔 표면의 물 흡착으로 인해 공기가 건조 해집니다.
리트머스 용액 또는 메틸렌 블루와 같은 염료 용액이 동물 숯으로 흔들리면 채색 재료가 흡착되고 용액이 무색이됩니다.

흡수 :흡착제의 대부분에 균일하게 분자의 분포. 예를 들어, 무수 염화 칼슘은 물을 흡수하며, 표면 내부에서 발생합니다. 흡열 (델타는 긍정적) 자연으로
약한 반 데르 발스 (Van der Waals)의 매력으로 인해 재료 표면에 가스 분자가 집계 될 때 흡착을 물리 흡수라고합니다.
화학 흡착은 화학적 결합에 의해 가스 분자가 물질 표면에 유지 될 때 발생합니다.

양성 및 음성 흡착

양성 흡착에서, 흡착제의 농도는 부지성 흡착에서 흡착제의 농도는 벌크의 농도에 비해 적다.

흡착 유형

화학 흡착
분자는 결합의 특성에 따라 빠르거나 느리게 할 수있는 강한 화학적 결합에 의해 표면에 유지됩니다.
본질적으로 매우 구체적입니다.
본질적으로 돌이킬 수 없습니다.
흡착제를 갖는 가스 형성 화합물은 화학적 흡착을 보여준다.
흡착 에너지는 여기에서 40 ~ 400kj/mole 범위입니다.
흡열
먼저 온도에 따라 증가한 다음 감소합니다.
물리적 흡착
흡착 에너지는 낮고 값은 20-40 kJ/mol입니다
다층이 형성됩니다.
활성화 에너지가 필요하지 않습니다.
예 :운모 및 숯 가스에 질소의 흡착.

물리 흡착의 특성

비특이적 특성 :반 데르 발스 힘이 보편적이기 때문에 흡착제는 가스를 선호하지 않습니다.
CO2, SO2 및 기타 쉽게 액화 가능한 가스는 빠르게 흡착됩니다.
가역적 특성 :고체에 의한 가스의 물리 흡수를 되돌릴 수 있습니다.
압력 증가에 대한 반응으로 증가
흡착제 표면적 :흡착제 표면적이 상승함에 따라 더 많은 가스가 흡착됩니다. 즉, 흡착량이 증가합니다.
흡착 엔탈피 :물리 흡착 흡착의 엔탈피는 상당히 낮습니다 (20-40 kJ mol-1). 흡착의 발열 특성으로 인해, 낮은 온도에서 쉽게 물리 흡착이 발생하고 더 높은 온도에서 탈수가 발생합니다.

화학 흡착의 특성

높은 특이성 :매우 구체적이며 흡착 물과 흡착제 사이에 화학적 결합이 발생하는 경우에만 발생합니다.
비가역성 :화학적 결합이 형성되기 힘들기 때문에 화학 흡착은 돌이킬 수 없습니다.
온도에 따라 화학 흡착이 증가합니다.
압력이 증가함에 따라 증가합니다.
흡착제의 표면적 :흡착제의 표면적이 증가함에 따라 더 많은 가스가 흡착되어 흡착이 증가합니다.
흡착의 엔탈피 :화학 흡착의 흡착의 엔탈피는 높다 (80-240 kJ mol-¹)

흡착에 영향을 미치는 요인

1. 흡착제의 표면적

우리는 동일한 조건에서 동일한 가스가 다른 고체에 의해 다른 영역에 흡착 된 것을 관찰 할 수 있습니다. 흡착제의 표면적이 많을수록 가스의 양이 흡착됩니다.

2. 온도

가스의 흡착은 일반적으로 온도가 상승함에 따라 낮아집니다. 이것은 흡착이 발열적이고 온도의 증가가 후진 탈착을 선호하기 때문입니다.

3. 압력

일정한 온도에서 흡착제에 의한 가스의 흡착은 압력의 상승으로 증가합니다.

표면 화학 흡착 등온선

FREUNDLICH 흡착 등온선

x/m =k [p^(1/n)]

‘X’

⇒ log k/m =1/n (log p + log k)

더 높은 압력에서 고체에 가스의 흡착에는 적용되지 않습니다

langmuir 흡착 등온선

고체 흡착제에 흡착 된 가스의 양은 더 두껍습니다.
흡착 된 층은 흡착제 전체에 대칭입니다.
인접한 흡착 된 분자는 상호 작용하지 않습니다.

콜로이드 상태

Thomas Graham (1862)은 양피지 또는 동물 막을 통해 용해 된 물질의 확산 과정을 연구하고 물질을 두 가지 클래스로 분할했습니다. 설탕, 우레아, 일반적인 소금 등과 같은 물질은 용해 된 상태에서 결정체라고 불릴 때 막을 쉽게 통과했습니다. 용해 된 상태에서 막을 통해 매우 천천히 통과하지 않은 전분, 접착제, 젤라틴 등과 같은 물질은 콜로이드라고 불렀습니다.
현대의 견해에 따르면, 콜로이드 상태는 용액과 현탁액 사이의 중간 상태입니다.

흡착의 적용

흡착제의 준비 및 작동
고체 반응물
깨끗한 연료 및 화학 물질 생산을위한 촉매
오염 청소
광촉매
연료 전지
배터리
높은 진공 생산
경수의 연화
석유 정제
크로마토 그래피 분리

결론

우리는 액체의 표면이 불균형으로 인해 불포화 상태에 있거나 액체 표면을 따라 작용하는 잔류 힘을 말할 수 있음을 알고 있습니다. 유사하게, 고체의 표면은 또한 고체의 표면이 접촉하는 표면과 가스 또는 액체의 분자를 유치하고 유지하는 경향이있는 잔류 힘을 가질 수있다. 이 표면 현상을 흡착이라고합니다. 흡착은 표면 현상이고 흡수는 용액 또는 화합물을 형성하기 위해 고체 또는 액체의 본체 전체에 균일하게 분포되는 벌크 현상이다.