Tecniche II: parte 1

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! Cos'è una crema? Prendiamo per esempio la maionese, se

! sbaglio a farla la maionese impazzisce perché io sto

! cercando di mettere insieme olio e acqua. Se si può riuscire

! a mettere insieme due fasi immiscibile si possono sfruttare

! entrambe le proprietà. Un sistema disperso ha

! caratteristiche diverse dai suoi componenti e ne sfrutta le

! proprietà.

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! Cosa succede nell’interfaccia tra olio e acqua?

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! ULIHULWRDOO¶LQWHUIDFFLDJDVOLTXLGRR

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! 5,#6#.2)+.

!

! Sfruttare due fasi immiscibili e metterle insieme così

! da creare un sistema disperso con caratteristiche

! completamente diverse rispetto ai composti di

! partenza, vengono sfruttate le proprietà di un sistema

! disperso.

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CLASSIFICAZIONE DELLE INTERFACCE

• Non esiste interfaccia tra G/G: gas-gas sono miscibili tra loro => non esiste nessuna interfaccia

• G/L ha interfaccia e ho una tensione interfacciale (superficie del liquido)

• G/S ha interfaccia alla superficie del solido

• L/L non hanno interfaccia se sono miscibili, se invece sono immiscibili si ha una interfaccia e si forma

un'emulsione che è instabile.

+829941432:4;-/'</88/'4-./01233/

• L/S ha una interfaccia e parlo di sospensione

• S/S hanno interfaccia tra le particelle di polvere in contatto

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! ‡ C)#%&'#)./&"+)"%,'0)*&22&"+)"#.2)+)"

! )/#.2$4)2)")/"3&--)"2)F$)+)"H#.#%&/#)./)IL

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! ‡ 8##.'4)3&/0."+)"%,'0)*&22&"+)"#.2)+)"

! )/#.2$4)2)")/"3&--)"2)F$)+)"H#.#%&/#)./)IL

! ‡ «

! => I fenomeni interfacciali influenzano:

! • La penetrazione delle molecole nelle membrane

! biologiche

! • La formazione e la stabilità delle emulsioni

! • La dispersione di particelle di solidi insolubili in mezzi

! liquidi (sospensioni)

! • Dispersioni di gas in liquidi (schiume)

! !

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L'interfaccia è importante perché le molecole di acqua hanno forze attrattive e repulsive nei confronti delle

altre molecole, uguali in tutte le direzioni. Se la molecola di acqua è sulla superficie è sottoposta a forze

Le molecole all'interfaccia sono sottoposte a una forza di attrazione verso l'interno della fase

differenti

liquida (perché le forze verso l’interno sono maggiori di quelle del gas).

!

L'energia impiegata nel movimento delle !

molecole si trasforma in energia libera di !

superficie. Il sistema tende a ridurre gas

!

l'energia libera di superficie riducendo !

l'area superficiale (es. Mercurio che non si !

spande ma forma palline, le forze di !

attrazione sono fortissime): se metto in liquido

!

provetta due fasi immiscibili e agito le !

particelle disperse in bollicine poi si !

riuniscono

=> Il sistema tende a porsi nella situazione di Le molecole all'interfaccia sono sottoposte a una FORZA

/(02/(&2/($//¶,17(5)$&&,$6212627723267($81$)25=$',

interfaccia più bassa (per esempio l’aceto

$775$=,21(9(562/¶,17(512'(//$)$6(/,48,'$

DI ATTRAZIONE VERSO L’INTERNO della fase liquida.

tende a depositarsi in forma di unica goccia

/¶(1(5*,$,03,(*$7$1(/029,0(172'(//(02/(&2/(6,

perché ha superficie di interfaccia minore).

TRASFORMA IN ENERGIA LIBERA DI SUPERFICIE.

L’ENERGIA IMPIEGATA nel movimento delle molecole SI

,/6,67(0$7(1'($5,'855(/¶(1(5*,$/,%(5$',683(5),&,(

TRASFORMA IN ENERGIA LIBERA DI SUPERFICIE.

5,'8&(1'2/¶$5($683(5),&,$/(

IL SISTEMA TENDE A RIDURRE L’ENERGIA LIBERA DI

SUPERFICIE RIDUCENDO L’AREA SUPERFICIALE

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! Forze coesiveLQGLFHGHOO¶DWWUD]LRQHFKHVLJHQHUDWUD

! molecole di una stessa fase.

!

! Forze adesiveLQGLFHGHOO¶DWWUD]LRQHFKHVLJHQHUDWUD

! molecole di due fasi differenti.

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! 5&5("%&'@&5=")5&

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! L'interfaccia non è costituita da uno strato netto ma uno strato misto delle due fasi (la linea di

separazione olio-acqua non è netta, esiste uno strato misto dove sono presenti entrambe) . La

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presenza di un'interfaccia tra le due fasi regione di

peculiarità dei sistemi dispersi è la cioè una

8Q¶LQWHUIDFFLDqXQDUHJLRQHGLGLPHQVLRQLILQLWHFRQFRPSRVL]LRQHH

confine composizione e proprietà diverse

che ha dimensioni finite e ha da quelle dei ciascuna delle

%'.%')&0M"+)J&'#&"+,"F$&22&"+)"*),#*$/,"+&22&"(,#)O

due fasi. '()*+,-+

La regione interfacciale più o meno spessa ha quindi peculiarità proprie. Se questa zona diventa

01213.4(5,.1(,*.36+77(+8.

elevata nel prodotto, questo prodotto finale ha caratteristiche globali diverse dalle due fasi Se la

iniziali,influenzate da questa porzione. Il concetto è quindi quanta interfaccia ho nel sistema.

'.,)(*/

regione interfacciale rappresenta una porzione notevole di un sistema le proprietà del sistema

)LJ9DULD]LRQHGLGHQVLWjDOO¶LQWHUIDFFLDROLR GHQVLWj DFTXD GHQVLWj

globali sono profondamente e influenzate dalla sua presenza.

! Fig: Variazione di densità all’interfaccia olio

! (densità=0.9)/acqua (densità=1)

!

! d = regione interfacciale

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! 5&5("%&'@&5=")5&

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! 9) 0',00, +) $/, '&5)./& +) #%&##.'& 3.20. %)**.2.N )/ *$) #) K, $/, 5',+,-)./& +)

Si tratta di una regione di spessore molto piccolo, in cui si ha una gradazione di

! *.3%.#)-)./& & %'.%')&0ML %&' &#&3%). 2, +&/#)0M *,34), 5',+$,23&/0& +,

POQ , RO

composizione e proprietà; per esempio la densità cambia gradualmente da 0.9 a 1.

! A& 3.2&*.2& +&22, '&5)./& )/0&'(,**),2& /./ K,//. $/, %.#)-)./& ()##,N 3, #)

Le molecole della regione interfacciale non hanno una posizione fissa, ma si

! 3$.J./. *.#0,/0&3&/0&O

S$,/+. 2, '&5)./& )/0&'(,**),2& ',%%'&#&/0, $/, %.'-)./& /.0&J.2& +) $/

muovono costantemente.

! #)#0&3, H(,#& +)#%&'#, *.22.)+,2&N &3$2#)./&N #.#%&/#)./&I 2& %'.%')&0M

Quando la regione interfacciale rappresenta una porzione notevole di un sistema

! 52.4,2) +&2 #)#0&3, #./. %'.(./+,3&/0& )/(2$&/-,0& +,22, #$, %'&#&/-,O

! (fase dispersa colloidale, emulsione, sospensione) le proprietà globali del sistema

! sono profondamente influenzate dalla sua presenza.

Ʃ* DŽƩ$

! Ʃ* T J,'),-)./& GHOO¶HQHUJLD 2)4&', +&2 #)#0&3,

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! = variazione dell’energia libera del sistema

ΔG

◦

! = variazione dell’area interfacciale

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! rappresenta il lavoro richiesto per aumentare l’area interfacciale di è sempre

ΔG ΔA,

)/0&'(,**),2& %.##)4)2& H#&%,',-)./& 0', 2& +$& (,#)IO

! positivo, infatti il sistema tenderà ad avere la più bassa area interfacciale possibile

! (separazione tra le due fasi).

! => Per avere variazione di energia libera minima devo cercare di abbassare la

! tensione interfacciale

!

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Tensione superficiale:

• correlata a natura e intensità delle interazioni fra le molecole di una stessa fase.

Correlata al tipo di legame tra le molecole uguali. Rispecchia la natura e l'intensità delle interazioni tra

molecole di una stessa fase. La tensione superficiale diminuisce con l'aumentare della temperatura.

Tensione interfacciale:

• correlata a natura e intensità delle interazioni fra molecole di fasi diverse. Rispecchia

le interazioni tra molecole di fasi diverse.

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! • I valori di tensione superficiale

;1218D,4E.--+10.88+1)F+33+1=5F(8.

! rispecchiano la natura e

G,.34(+18(F.3+1)DC.36(7(+8.H1! 21J ‡/‡';

! l’intensità delle interazioni fra

" 21J ‡/

! molecole di una stessa fase.

!# )‡';121J ‡/‡';121J ‡'?1111J 21;#1'?121.34#7=

!

! • I valori di tensione interfaccia

! dipendono dalla natura e

! dall’intensità di interazione fra

! molecole di fasi diverse. La

! polarità dell’olio di oliva

! determina più forti interazioni

("#5&$#"'5B=")!&+&*,"'"'

! con l’acqua.

! ("#5&$#"'&#(")!*++&*," • Se la tensione interfacciale è

! circa 0 essi sono totalmente

! immiscibili.

! • La tensione interfaccia

! diminuisce all’aumentare della

! temperatura.

! • Il alcuni casi le tensioni sono

! diverse a seconda di come si

! dispone il cristallo.

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! I+CC3.).,*+-(5,.1)7E.=+*(7+10(1D,1(,*.36+77(+1*3+10D.16+)(1=+))(J.1(,1C3.).,-+10(1D,51

)*3+*51+0)53F(*5

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! F F

1 2

!

! = angolo di contatto (per la

θ T=angolo di contatto (per

! maggior parte dei liquidi ~ 0)

la maggior parte dei

! liquidi ~ 0)

! Il liquido sale nel capillare fino a che la forza F1, che dipende dalla

Il liquido sale nel capillare fino a che la forza F , che dipende dalla tensione superficiale

! 1

viene uguagliata dalla forza F dovuta al peso della colonna di liquido nel capillare.

tensione superficiale viene uguagliata dalla forza F2 dovuta al peso

2

! J2Sr T

F = (per = 0)

della colonna di liquido nel capillare.

1

! ◦ F1 = (per = 0)

2

F = m ‡J Sr hdg

γ2!r θ

! 2 ◦ F2 = m·g = !r2 h d g

$OO¶HTXLOLEULR) = F

! 1 2 S 2

r hdg 1

J

F1 = F2

All’equilibrio: => = !r2hdg

γ2!r hdgr

J2Sr Sr 2

= hdg

! S

2 r 2

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! M

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! (/-94;>/.0;'<4'<6'#;6H

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! Scala calibrata

(dine)

! F

!

! olio

! acqua

!

! Principio: la forza necessaria per distaccare un anello di platino- iridio dalla superficie di un

Principio: la forza necessaria per distaccare un anello di platino-

! LULGLRGDOODVXSHUILFLHGLXQOLTXLGRRGDOO¶LQWHUIDFFLDWUDGXHOLTXLGL

liquido