43.Адсорбция құбылысы. Полимерлердің наноөлшемді бетте адсорбциялану күйінің әртүрлі формасын түсіндіріңіз.

42. Қ андай тә уелділікті ө лшемді эффект дейміз? Оны қ алай тү сінесіз? Дисперсті жү йелердегі ө лшемді эффектінің жіктелуін тү сіндірің із.

Наноғ ылымда " Ө лшемді эффект" ұ ғ ымы кең інен қ олданылады. " Ө лшемді эффект" деп наноматериалдың физикалық жә не химиялық қ асиеттерінің оның қ ұ раушы қ ұ рылымдарының мө лшеріне тә уелділігін тү сінеді.

Ө лшемдік эффект қ ұ рылымдық элементтердің ө лшемінің азаюында байқ алады: бө лшектер, кристаллдар жә не дә ндер кейбір шекті мө лшерден тө мен. Мұ ндай ә серлер кристалды дә ндердің орташа мө лшері 100 нм-ден аспағ анда пайда болады жә не дә ндердің мө лшері 10 нм-ден кем болғ анда неғ ұ рлым айқ ын кө рінеді. Кванттық ө лшемдік ә серлер заттың немесе материалдың электрондық қ асиеттерінде кө рінеді жә не электронды газдың ө лшемінің азаюына байланысты, бұ л энергетикалық спектрдің ө згеруіне ә келеді (мысалы, кө гілдір жылжуды қ араң ыз).

Ө лшемік эффект тек қ ана сандық қ атынаспен ғ ана анық талмайды (4. 1 тарау), сонымен қ атар нанобө лшектің бетінің сапалық ерекшеліктерімен де сипатталады. Беттегі атомдардың қ асиеттері кө лемдегі атомдардың қ асиеттерінен ө згеше болады. Беттік атомдар қ оршағ ан нанобө лшектер ортасымен байланысты. Кө лемдегі атомдар ө здері тектестермен қ оршалғ ан. Қ анық пағ ан байланыстардың тү зілуі нә тижесінде нанобө лшектер бетінде атомдық рекомбинация жү руі мү мкін жә не кө лемдік атомдармен салыстырғ анда атомдардың орналасуы ө згереді. Нанобө лшектер бетінде қ оршағ ан ортадағ ы молекулалар мен атомдар адсорбциялануы мү мкін. Кө лемдік жә не беттік атомдардың ерігіштігі ә ртү рлі. Кванттық -ө лшемдік эффектінің (4. 5. тарау) пайда болуы беттік атомдардың ерекше қ асиеттеріне байланысты.

Коллоидтық химияның дисперсті жү йелер жә не беттік қ ұ былыстарды зерттейтін ғ ылым екендігін еске саламыз. нанобө лшектердің барлық беттік қ ұ былыстары ө лшемдік эффектімен тү сіндіріледі. Ө лшемдік эффектінің салдарын ескере отырып, тіпті химиялық біртекті НБ-ны кейде ядро жә не оны қ оршайтын басқ а зат қ абатынан тұ ратын екіфазалы бө лшекке тең еуге болады. Сонымен, нанобө лшектердің алғ ашқ ы ө згеше ерекшелігі – бұ л ө лшемдік эффект. Беттік атомдар ү лесін кө лемдік атомдар ү лесімен салыстырғ анда ө суі беттік энергияның қ осымша мө лшерін артық алдын-ала анық тайды. (4. 3 тең дігін қ араң ыз). Ө лшемдік эффект сә йкестік заң ын сипаттайды. Бұ л заң ның мағ ынасы келесідей: қ андай да бір нысанның ( бұ л жағ дайда) геометриялық ө лшемдерінің n ретке (n-коэффициент) механикалық кемуі сол нысанның ә ртү рлі параметрлерін сонша n есе ө згертеді.

Ө лшемдік эффект, сә йкестік заң ы, қ андай да бір нысанның геометриялық ө лшемінің n есеге кемуі, сол нысанның сипаттамалары мен қ асиеттерін адекватты емес ө згертеді. Мысалы, транзистор ү шін геометриялық ө лшемдерін 1/n коэффициентіне ө згертсек, кернеу шамасы, кө лемі жә не ток 1/n-ғ а, ал ыдырау қ уаттылығ ы 1/n2, қ осылу энергиясы 1/n3 шамасына, ал қ орап тығ ыздығ ы n2 шамасына, бет ауданының бірлігіне келетін ток шамасы n-ғ а ө згереді, ал ыдырау қ уаттылығ ының тығ ыздығ ы тұ рақ ты болып қ алады. Ө лшемдік эффект химиялық тепе-тең діктің ығ ысуына ә сер етеді. Химиялық термодинамикағ а сә йкес бастапқ ы реагент Аі Вj ө німіне айналу процесінің тепе-тең дігі келесідей жазылады:

Тұ рақ ты қ ысым жә не температура кезінде Кр тепе-тең дік константасы Гиббс энергиясының ө згерісімен байланысты:

Сонымен ө лшемді эффект тек қ ана беттік қ асиеттерді ғ ана емес сонымен. жә не НБ кө лемді қ асиеттерінде ө згертеді. Мұ ндай НБ кө лемді қ асиеттерінің ө згерісін балқ у температурасы жә не электрлік кедергі арқ ылы қ арастыруғ а болады.

43. Адсорбция қ ұ былысы. Полимерлердің наноө лшемді бетте адсорбциялану кү йінің ә ртү рлі формасын тү сіндірің із.

Берілген дененің (заттың ) дисперстілік дә режесі жоғ арлағ ан сайын, ол ө зінің кө бейген бетіне басқ а дененің кө п бө лшегін сің іреді. Еріген немесе газ қ алпындағ ы заттардың қ атты дене немесе сұ йық тың бетіне ө здігінен жиналып, шоғ ырлана келіп, қ оюлану қ ұ былысын сорбция дейді. Ә детте ө зіне басқ аны сің іруші затты – сорбент, ал оғ ан сің ірілетін затты сорбтив дейді. Ал сорбцияғ а кері қ ұ былысты десорбция дейді. Сорбтив бө лшектері сорбентке қ аншалық ты терең сің іуіне байланысты жә не ондағ ы пайда болатын ө зара ә сер мен байланыс кү шіне, табиғ атына сә йкес сорбция қ ұ былысын қ арастырады. Егер сің іру дененің тек беткі қ абатында жү ретін болса, онда оны адсорбция дейді. Мұ нда да сің іруші затты адсорбент, ал сің ірілетін затты адсорбтив дейді.

Адсорбция қ ұ былысы. Термодинамиканың екінші заң ына сә йкес бос энергия қ оры бар жү йелер сияқ ты заттардың жанасу шегінде де бос энергия қ оры болғ андық тан, ол ө здігінен осы энергияны азайтуғ а ұ мтылады. Бұ л адсорбция жә не басқ а да физикалық қ ұ былыстардың жү руіне тікелей не жанама ық пал етеді екен. Адсорбция дегеніміз екі фазаның жанасу шегіндегі заттар концентрациясының ө здігінен ө згеруі немесе ә детте біреуі қ атты зат болып келетін екі фазаның жанасу шегіндегі беткі қ абатта бір фаза концентрациясының жоғ арылауы. Қ алыптасқ ан терминологияғ а сә йкес бетіне басқ а зат жинақ талатынды – адсорбент, жинақ талушыны - адсорбтив немесе адсорбат дейді.

2 тү рі адсорбция: физикалық, қ айтымды жә не химиялық (хемосорбция), қ айтымсыз, жылу мен энергия бойынша ажыратылады. Белгілі бір жағ дайларда сұ йық немесе газ фазасындағ ы кез келген зат адсорбциялануы мү мкін.

Коллоидтық химиядағ ы полимерлердің физикалық химиясының маң ызды бө лімдерінің бірі полимерлердегі беттік қ ұ былыстардың физикалық химиясы болып табылады.

Бұ л жаң а Полимерлік материалдарды жасау гетерогенді полимерлік жү йелерді пайдаланумен тікелей байланысты. Қ азіргі полимерлік материалдардың басым бө лігі фазалар бө лімінің жоғ ары дамығ ан беті бар гетерогенді жү йелер болып табылады. Бұ л-арматураланғ ан пластиктер, термопласттар, кү шейтілген резең ке, лак-бояу жабындары, желімдер жә не т. б.

Адсорбция макромолекулалар бө лімінің бетінде ө неркә сіпте, технология мен биологияда: адгезияда, флокуляцияда жә не коллоидты бө лшектерді тұ рақ тандыруда практикалық мә селелерді шешуде ү лкен рө л атқ арады, мысалы. Адсорбция гетерогенді Катализдің маң ызды сатысы болып табылады. Катализ полимер-протектирленген нанобө лшектермен қ азіргі уақ ытта каталитиктер арасында кең інен таралғ ан. Катализдің бұ л тү рі ү ш негізгі тү рден тұ рады: гомогенді (металдардың қ арапайым еритін қ осылыстарынан алу, жұ мсақ жағ дайларда жұ мыс істеу қ абілеті), гетерогенді (фазалар бө лімінің шекарасында реакциялардың ө туі, субстраттың активтілігі бетінде адсорбция жолымен жү реді, катализатор ө німдерден оң ай ажыратылады жә не регенерацияғ а жатады) жә не ферментативті Катализ (қ ұ рылымдық сә йкестік, регенерациялаушы молекулалардың қ олайлы бағ дары, каталитикалық жү йенің субстратты қ осымша активациясы). Тұ рақ ты, регенерацияланатын катализаторды алу ү шін полимер тө семемен тығ ыз байланысты болуы қ ажет. Бұ л бағ ыттағ ы дұ рыс қ орытындылар полимердің адсорбциясының барлық қ ұ рамдас параметрлерін зерттеуден кейін ғ ана жасалуы мү мкін.

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 21 22 232425 26 Следующая ⇒