Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Wykład 11
Fizykochemia biopolimerów - wykład 11
Anna Ptaszek
Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego
9 października 2019
1 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Układy wielofazowe
FAZA rozpraszającarozpraszana gaz ciecz ciało stałe
gaz - piana piana stałaciecz mgła/aerozol emulsja emulsja stała
ciało stałe dym zol, koloid zol stały
2 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
Adsorpcja na powierzchni ciała stałego (adsorbentu):
adsorpcja fizyczna: substancja adsorbująca adsorbat wiążesię z powierzchnią fazy stałej siłami van der Waalsa,
adsorpcja chemiczna (chemisorpcja): polega na wiązaniucząsteczek adsorbatu z powierzchnią ciała stałego zapomocą wiązań atomowych lub jonowych.
Adsorpcja to samorzutny proces egzotermiczny (tak jakskraplanie pary czy krzepnięcie cieczy). Ilość ciepła wydzielanapodczas adsorpcji fizycznej jest zbliżona wartością do ciepłaskraplania, natomiast w przypadku chemisorpcji do ciepłareakcji chemicznej.
3 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe - etapy
1 2
3-5
67
4 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
5 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
Izotermy Freundlicha i BET (Brunauer, Emmet, Teller)
rys. Wikipedia6 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
Izoterma Freundlicha
pi
sist enie adsorbatu
ci nienie adsorbatu
uam
ek p
ow
ierz
chni adsorb
entu
zaj
ty p
rzez a
dsorb
at
7 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
ułamek powierzchni adsorbenta zajętej przez adsorbat A: θAułamek wolnej powierzchni adsorbenta: θ0
θA + θ0 = 1
ułamek powierzchni adsorbenta zajętej przez adsorbat A:
θA = KA · pA
opisuje tzw. izoterma Henry’ego.Odpowiada ona warunkom niewielkich ciśnień (stężeń)adsorbatu.
8 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
szybkość adsorpcji A:
radsA = kad · pA · θ0
szybkość desorpcji A:
rdesA = kde · θA
stała sorpcji KA
KA =kadsAkdesA
=θA
pA · θ0czyli:
θA = KA · pA · θ0
9 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
θA + θ0 = 1
łącząc dwa równania:
KA · pA · θ0 + θ0 = 1
θ0 · (1 + KA · pA) = 1
możemy policzyć ułamek niezajętej powierzchni adsorbentu:
θ0 =1
1 + KA · pA
10 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
θA = KA · pA · θ0
θ0 =1
1 + KA · pAłącząc dwa równania możemy policzyć ułamek powierzchnizajęty przez adsorbent:
θA =KA · pA
1 + KA · pAPodobieństwo do równania Michealisa-Menten :)- zajmowanie centrum aktywnego enzymu.....
11 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
Izoterma Freundlicha
uła
mek p
ow
ierz
ch
ni
zaję
ty p
rzez a
dsorb
at
pi
1
12 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Kataliza heterogeniczna - etapy
powierzchnia
zewn trzna
powierzchnia
wewn trzna
centrum
aktywne
13 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Kataliza heterogeniczna - etapy
1 2
3-5
67
14 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Kataliza heterogeniczna - etapy
1 2
3-5
67
1 - dyfuzja do zewnętrznej powierzchni,2 - dyfuzja wewnątrz porów katalizatora,3 - adsorpcja na powierzchni katalizatora,4 - reakcja na powierzchni (centrum aktywne katalizatora),5 - desorpcja produktów z powierzchni,6 - dyfuzja produktów reakcji z powierzchni porów,7 - dyfuzja z powierzchni zewnętrznej.
15 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Kataliza heterogeniczna - enzymy
powierzchnia
zewn trzna
powierzchnia
wewn trzna
centrum
aktywne
https://www.mrc-lmb.cam.ac.uk/genomes/date/1aqm.html
16 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Kataliza heterogeniczna - enzymy
Wikipedia: Karol Głąb pl.wiki
17 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
Izoterma adsorpcji w przypadku skraplania powierzchniowego -wielowarstwowość - kondensacja
pi
Pin
kondensacjana powierzchni
uła
mek p
ow
ierz
ch
ni
zaję
ty p
rzez a
dsorb
at
18 / 24
Fizykochemiabiopolimerów- wykład 11
Anna Ptaszek
Zjawiska powierzchniowe gaz (ciecz) - ciało stałe
Izoterma adsorpcji w przypadku skraplania powierzchniowego -wielowarstwowość - kondensacja
pi
Pin
kondensacjana powierzchni
uła
mek p
ow
ierz
ch
ni
zaję
ty p
rzez a
dsorb
at
p
T
ciecz
para
T1 T2
P1n
P2n
19 / 24