MTQ Interfaces Termodinamica

7/25/2019 MTQ Interfaces Termodinamica

1/23

Qumica das Superfcies eInterfaces

Termodinmica dasSuperfcies

(Interfaces LG e LL)Valentim M. B. Nunesepartamento de !n"en#aria Qumica e do

$m%iente

&''


2/23

Qumica das Superfcies e Interfaces

$dsor*o em superfcies l+uidas,ertos materiais- como cidos "ordos ou lcoois-s*o sol/0eis +uer em "ua- +uer em (por e1.)#idrocar%onetos. $ parte apolar 2 respons0el

pela solu%ilidade em 34leo5 e a parte polar (678ou 9,778) pela solu%ilidade em "ua (forasintermoleculares).,&8:,778

,;8arte #idrof4%ica>arte #idroflica


3/23


Ocorre adsoro das molculas (tensioactivos) em interfaces

gua-leo ou gua-ar.

ar


4/23


7s solutos +ue diminuem a tens*o super?cial deum sol0ente est*o adsor0idos positi0amente nainterface- e as camadas super?ciais est*oenri+uecidas com soluto.


5/23


7s solutos +ue aumentam a tens*o super?cial t@ma tend@ncia para ?car no seio da solu*o (e1. saisi4nicos) e est*o adsor0idos ne"ati0amente nainterface.


6/23



7/23


$ adsor*o em soluAes n*o condu em "eral amais do +ue monocamadas. $s mol2culas +uet@m um efeito pronunciado so%re a tens*osuper?cial s*o desi"nadas tensioacti0os ousurfactantes.

Se a tens*o super?cial entre dois l+uidos 2su?cientemente reduida pela adi*o desurfactantes podem formar6se micro emulsAes.


8/23


IS7TCDMI,$ ! $S7DEF7 !

GIBBS.

7 tratamento termodinmicode Gi%%s permite estimar a

adsor*o numa superfciel+uida a partir da tens*osuper?cial.ado +ue a interface 2 umsistema material- com um

determinado 0olume- as suaspropriedades termodinmicaspodem ser calculadas.


9/23


,onsidere6se uma mistura %inria contendo nimoles de cada componente- e duas fases#omo"2neas e - separadas por uma interfacear%itrariamente localiada.

A

nii

=

,oncentra*osuper?cial dee1cesso.


10/23


$ partir das leis da termodinmica

+++++=

++=

i

iii

i

i

i

i

i

dndnAddAdpVpdVdTSTdSdU

nApVTSU

a H e & leis da Termodinmica- temos

ii

idndApdVTdSdU ++=

0=++ ii

i dnAddpVdTS


11/23


$pe Tconstantes- temos

iiii ddA

nd

==

>ara uma mistura %inria (sol0ente Jsoluto)

BBAA ddd =

,onsiderando $K '

BBdd =


12/23


BB

BBB

aRTdd

aRT

ln

ln

=

+=

Introduindo o potencial +umico

7%t2m6se ?nalmente

B

B

aRT ln

1

=

! para soluAes diludas

B

BB

cRT

c

=


13/23


B

BB

cRT

c

=

Isotrmica de Gis

AmxBB NA = !

1


14/23


Monocamadas

>ocels e Dalei"# (H) al"umas su%stnciaspouco sol/0eis espal#am6se O superfcie paraformar ?lmes com a espessura de umamol2culamonocamadas!ste ?lme super?cial causa um a%ai1amentoda tens*o super?cial. etermina6se medindo afora- f- e1ercida numa %arreira calculada aseparar a re"i*o com ?lme da re"i*o de li+uidopuro.

gs

li"uido

li"uido#filme == 0f


15/23


,onsiderando

a"ora-kc= 0

RTRT

kc ==

0

$esignado a diferena de tens%es su&erficiais 0- &or &ressosu&erficial! ! tal "ue ' 0- ! otm-se

RTAni =


16/23


DearranPand

oRTnAi

=

i0idindo am%os os mem%ros pela constante de$0o"adro

TkA Bm =$ isot2rmica tem para a monocamada osi"ni?cado de uma e+ua*o de estado (repare6sena semel#ana com a e+ua*o de estado de um"s perfeitopV =nRT)


17/23


7 tipo de isot2rmicas (-$m) depende da

estrutura dos compostos.


18/23



19/23


Materiais com "rande

acti0idade super?cialtendem a formar micelas.$ concentra*o a partir da+ual se formam micelas

desi"na6se porconcentra*o micelarcrtica (c.m.c.)

concentra*

o

c.m.c.

0

c


20/23



21/23


7s tensioacti0os +ue formam micelas apresentamum aumento de solu%ilidade acima de umadeterminada temperatura 9ponto kraft. Isto de0e6se O ele0ada solu%ilidade das micelas. $%ai1o datemperatura raft- a solu%ilidade do tensioacti0o 2insu?ciente para +ue ocorra micelia*o.

N de tomos de

carbono

10 12 14 16 18

Temperatura kraft /C

8 16 30 45 56

*em&eraturas +raft &ara al"uilosulfatos de sdio


22/23


!spal#amento

7 tra%al#o ou ener"ia de ades*o entre doisl+uidos imisc0eis 2 i"ual ao tra%al#o necessriopara separar uma rea unitria da interfaceli+uidoli+uido.

>ela e+ua*o de upr2 +=aW

>ara o tra%al#o de coes*o ,=cW


23/23


,onsideremos uma "ota de 4leo so%re a "ua

leo

O

O

ar

gua

e?ne6se coe?ciente inicial de espal#amento dase"uinte forma

( )OWOAWAS +=

7corre espal#amento se S '. Su%stituindo nae+ua*o de upr2 o%t2m6se

leoOW WWS =

MTQ Interfaces Termodinamica

Documents

Transcript of MTQ Interfaces Termodinamica