Interface
I fysik og materialevidenskab, den grænseflade eller fasegrænsen er det område mellem to faser , for eksempel området mellem to ikke-blandbare væsker, såsom olie og vand.
Kun de følgende overflader kaldes grænseflader i snævrere forstand :
- mellem flydende og flydende faser
- mellem flydende og faste faser
- mellem faste og faste faser,
mens området
- mellem faste og gasformige faser
- mellem flydende og gasformige faser
kaldes normalt en overflade ( fast overflade ).
Sondringen mellem grænseflader og overflader er historisk og til dels vilkårlig. De mange diskontinuiteter i jordskorpen og kappen viser, at den ovennævnte tredje sag (grænseflader inden for et fast stof) også er vigtig .
Overfladekemi og overfladefysik beskæftiger sig med grænseflades egenskaber i bredere forstand .
Grænse og overflade
En overflade kan defineres mindre klart, end man antager. Den geometriske definition som totaliteten af overfladerne, der afgrænser et legeme udefra, bliver problematisk fra det mikroskopiske niveau. “Overfladeatomer” er ikke skarpt afgrænsede kugler, og der kan være huller mellem dem, der kan være meget større end selve atomerne. Størrelsen på en “grænse eller overflade” afhænger af skalaen , dvs. det afhænger af den anvendte observationsskala.
Derfor er der også en skelnen mellem den ydre og indre overflade af alle porøse materialer: Når de ses "udefra", danner disse en kompakt krop, men er fyldt med adskillige hulrum. Til mange fysiske og kemiske processer er disse indre overflader lige så relevante som den ydre overflade. Den indre overflade overstiger ofte den ydre overflade med mange størrelsesordener .
Temperaturspring forekommer ved grænsefladen mellem gasser og faste stoffer, når gas og faste stoffer har forskellige temperaturer.
Typiske eksempler er:
- især på jorden, jordens overflade eller vandstanden i havet og vandet
- i tilfælde af stjerner, fotosfæren
- den frie overflade af en væske under gastryk
- I teknologi bemærkes overfladen på et emne, der skal bearbejdes , som en formafvigelse fra det ideelle legeme i overfladeinformation
- et tyndt lag på en genstand, se også overfladebehandling (belægning)
- den målte variabel for pulver , dynger og lignende, det specifikke overfladeareal som samlet volumen eller masserelateret overflade
- Menneskekroppens overfladeareal , estimeringsformler for en skalaafhængig variabel
Grundlæggende
Inden for en fase interagerer atomer eller molekyler i alle rumlige retninger med atomer eller molekyler i deres nærhed. De samme interaktionskræfter ( kohæsioner ) virker her i alle retninger . Dette er ikke tilfældet nær grænsefladen. Ved grænsefladen, i retning af nabofasen, er der muligvis ingen eller kun helt forskellige naboer tilgængelige til en interaktion. Det er normalt energisk ugunstigt for atomer eller molekyler at være i nærheden af grænsefladen. Dette resulterer i en grænsefladespænding i tilfælde af flydende-gasformig overfladespænding .
- Overfladeaktive stoffer såsom overfladeaktive stoffer ( emulgatorer ) reducerer overfladespændingen og kan fremme blandingen af to faser til dannelse af en emulsion eller dispersion .
- Stoffer fra gasfasen adsorberes normalt ved grænseflader mellem faste og gasformige faser . Dette fænomen bruges i mange tekniske processer og spiller en rolle i heterogen katalyse .
- Et elektrokemisk dobbeltlag dannes ved fasegrænsen mellem en elektronleder (fast) og en elektrolyt (væske) . Dette dobbeltlag er et vigtigt fænomen inden for elektrokemi .
Fasegrænse i fasediagrammet
Fasegrænsen er repræsenteret i fasediagrammet for et stof ved fasegrænselinien som en funktion af temperatur og kinetisk tryk. Denne adfærd er et kendetegn ved stoffet.
Se også
Weblinks
- Grænseflade i fysikens leksikon på Spektrum.de
- Adgang til grænseflader. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, adgang 16. december 2019.
Individuelle beviser
- ↑ JT Davies: Stabile kontaktpotentialer ved olie-vand-grænsefladen . I: Journal of Electrochemistry and Applied Physical Chemistry . bånd 55 , nr. 6 , 1951, s. 559-560 , doi : 10.1002 / bbpc.19510550618 .
- ↑ Wolfgang H. Bindemiddel: Supramolekylær arrangement af nanopartikler ved væske-væske-grænseflader . I: Angewandte Chemie . bånd 117 , nr. 33 , 2005, s. 5300-5304 , doi : 10.1002 / anie.200501220 .