Amorfní látky (např. podchlazené kapaliny, např. skla, vosky, pryskyřice,

Transkript

1 Pevná látka mota, která je tuá a odolává působení napětí účinkem vnější síly se elasticky deformuje její tvar je dán více předcozí istorií než povrcovými silami jako u kapalin silné interakce mezi stavebními částicemi (atomy, ionty, molekulami) Uspořádání stavebníc částic v pevné fázi: Amorfní látky (např. podclazené kapaliny, např. skla, vosky, pryskyřice, kovová skla - prudce oclazené kovové taveniny) nepravidelné uspořádání částic v prostoru, pouze na krátkou vzdálenost (ve srovnání s jejic vzájemnou vzdáleností). Fázový přecod neostrý (probíá při dané odnotě tlaku v širokém rozmezí teplot). Izotropní fyzikální vlastnosti Krystalické látky pravidelné rozložení částic v prostoru, uspořádání na velkou vzdálenost fázové přecody jsou ostré, probíají při určité teplotě a tlaku symetrické fyzikální vlastnosti - jsou anizotropní a omogenní (důsledek pravidelnosti prostorovéo uspořádání) jediný krystal (monokrystal) polykrystalické Polymery makromolekuly, M až 10 5 g mol 1. amorfní semikrystalické amorfní + krystalické oblasti stupeň krystalinity = V krystalické oblasti /V celkový amorfní polymer semikrystalický polymer submikroskopická krystalická oblast Fyzikální vlastnosti polymerů většinou anizotropní, závisí na složení, tvaru a rozmístění makromolekul.

2 Pevné povrcy Rozdílná struktura pevnýc látek odlišnost pevnýc povrců anizotropie i u monokrystalů - různá vzdálenost atomů v různýc směrec istorie materiálu porucy krystalové mřížky - vakance, příměsi či nečistoty, dislokace vakance atomy příměsí

3 Projevy existence povrcové energie - tvar o nejmenším povrcu až za velmi vysokýc tlaků nebo těsně pod teplotou tání zaoblování ran a roů krystalů zvětšování povrcu - rozmělňování - mletím, štípáním - mecanická práce Vznik novéo povrcu rozdělení materiálu atomy novéo povrcu zacovávají stejné poloy, jaké měly v objemové fázi přeskupení atomů v povrcové oblasti do jejic konečnýc rovnovážnýc polo ve vakuu U pevnýc látek na rozdíl od kapalin probíá druý děj v důsledku malé poyblivosti v povrcové oblasti jen pomalu. Povrcové napětí - tečná síla působící v rovině povrcu různá v různýc místec a různýc směrec (povrc pevnýc látek není omogenní, krystalické látky anizotropní) - povrcová energie pro různé krystalové roviny je různá.

4 Stanovení povrcové energie pevnýc látek Odad z povrcové energie kapaliny pevné látky v blízkosti bodu tání mají o 10 až 20% vyšší povrcovou energii než látky v kapalném stavu - přibližně v poměru sublimačnío a výparnéo tepla, pak extrapolace odadnuté odnoty z teploty tání na jinou teplotu (Eötwösova rovnice). Stanovení z úlu smáčení z Youngovy rovnice potřebujeme mezifázová energie kapalina-pevná látka (Ostwaldova-Freundlicova rovnice) sg = sl + lg cos θ povrcové napětí kapaliny úel smáčení Experimentální stanovení metoda štěpení podle rovin štěpitelnosti - pro křeké pevné látky, zvláště monokrystaly s dobrou štěpitelností (např. slída). - měří se síla, potřebná na to, aby se trlina, dříve vytvořená v pevné látce, začala rozevírat - závisí na délce trliny, tloušťce a šířce vzorku a na povrcové energii. metoda nulovéo tečení F F 0 d F=.d o o F Na tenké úzké proužky z měřenéo materiálu šířky d se zavěsí závažíčka o různé motnosti. Po zařívání vzorků po dostatečně dlouou dobu na teplotu o něco nižší než teplota tání se změří délka proužků. V závislosti na tíži závažíčka F se proužky prodlouží nebo zkrátí (účinkem povrcovýc sil). Průsečík závislosti změny délky proužků l na F s osou souřadnic odpovídá rovnosti povrcovýc sil a tíže: F o = γ d +

5 Velikost povrcu Specifický povrc - (m 2 g 1 ) - ploca povrcu, vztažená na jednotku motnosti Vnější povrc - geometrický povrc částice, tedy viditelná část povrcu. Vnitřní povrc - povrc všec pórů a trlin, které částici prostupují. Celkový povrc - součet vnitřnío a vnějšío povrcu Neporézní látky - poměrně malý vnější specifický povrc (1 až 10 m 2 /g), vnitřní povrc často nulový) - používají se ve formě jemnýc prášků - vnější povrc pak činí řádově stovky m 2 /g. Porézní látky moou mít tak velký vnitřní povrc, že naopak jejic vnější povrc je zanedbatelný. Objem pórů zaujímá někdy i více než 50% zdánlivéo objemu pevné látky. Vnitřní povrc může dosánout odnoty až 1000 m 2 /g. Struktura, velikost a rozměry pórů makropóry d > 10 7 m mezopóry (přecodné póry) < d < 10 7 m mikropóry d < m Adsorbenty obsaují často současně póry různýc velikostí v určitém poměru. K jejic carakterizaci je důležité znát i rozdělení velikostí pórů. O tvaru pórů je velmi nesnadné získat přesné informace kapiláry na obou koncíc otevřenýc nebo s jednou stranou uzavřenou, více nebo méně pravidelné štěrbiny mezi dvěma plocami, kónický tvar písmene V lavovité póry se zúženým vstupním rdlem Stanovení velikosti povrcu pevnýc látek adsorpce z plynné fáze A sp N A a m adsorpce z kapalnýc roztoků. Asp N A m kalorimetrické měření smáčecíc tepel speciální případy: elekrolytické metody pro měření kovovýc povrců, měření ryclostí eterogenníc pocodů, např. měření ryclosti rozpouštění v alkalickýc roztocíc a v kyselině fluorovodíkové pro stanovení velikosti povrců skelnýc praců; výpočtem z tvaru a velikosti částic

6 Informace o objemu a rozdělení velikostí pórů Celkový objem pórů v jednotce motnosti porézní tué látky V 1 1 p zdánlivá ustota skutečná ustota Porosita zdánlivá ustota 1 skutečná ustota Zdánlivá (rtuťová) ustota motnost částice vztažená na objem celé částice (skeletu + pórů) tj. motnost objemové jednotky zrn adsorbentu při vyloučení objemu volnéo prostoru mezi nimi stanovení: pyknometricky pomocí nesmáčející kapaliny (rtuti, která za atmosférickéo tlaku vyplní tento volný prostor, ale nevniká do pórů. Skutečná (eliová, skeletální) ustota - motnost částice vztažená na objem skeletu tj. motnost objemové jednotky pevné látky za vyloučení veškeréo objemu pórů) stanovení: pyknometricky s tekutinou která má malé molekuly a neadsorbuje se (např. éliem - může dobře vnikat i do úzkýc pórů). Rozměry a rozdělení pórů ~ z ysterezníc smyček na adsorpčníc izotermác ~ optickými metodami - na mikroskopickém snímku výbrusu poréznío materiálu lze přímo změřit velikost pórů ~ rtuťovou porozimetrií p d V ( ) da cos da s sg g p 2 cos R A g Hg 1 p dv cos V 0 U materiálů s lavovitými nebo vzájemně propojenými póry moou být výsledky zkresleny: tlak potřebný ke vtlačení rtuti do póru dán vstupním průměrem, velké póry s úzkým vstupním otvorem plněny při větším tlaku než odpovídá vnitřnímu průměru, a jsou zaznamenány jako malé póry.