IUPAC                        Grandezze, unità di misura, e simboli in Chimica                                              pag. 63

 

 

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2.14           CHIMICA DELLE SUPERFICI E DEI COLLOIDI

 

 

 

 

Le raccomandazioni date qui sono basate suna norma IUPAC più estensiva [1.e-h] e [37-39].

La caratterizzazione dei catalizzatori è descritta in [40] e le grandezze correlate alle macromolecole in [41].

 

            Nome                   Simbolo                  Definizione        Unità di misura SI       Note

area specifica della superficie,

area massica

a, as, s

a = A / m

m2 kg-1

quantità areica di B,

quantità di B adsorbita

nBs, nBa

mol

1

eccesso superficiale di B

nBs

mol

2

concentrazione dell'eccesso superficiale di B

GB, (GBs)

GB = nBs /A

mol m-2

2

concentrazione dell'eccesso superficiale totale di B

G, (Gs)

G = SGi

mol m-2

area per molecola

a, s

 

aB = A /NBs

 

m2

3

area per molecola in un monostrato riempito

am, sm

 

am,B = A / Nm,B

 

m2

3

copertura della superficie

q

 

q = NBs /Nm,B

 

1

3

angolo di contatto

q

 

1, rad

spessore del film

t, h, d

 

 

 

m

 

 

 

spessore dello

strato superficiale o dell' interfaccia

t, d, t

 

m

tensione superficiale,

tensione interfacciale

g, s

 

g = (G /As)T,p

 

N m-1, J m-2

tensione del film

Sf

 

Sf = 2 gf

N m-1

4

reciproco dello spessore del doppio strato

k

k = (2 F2 Ic /e R T)½

m-1

masse molari medie pesate:

      basate sul numero

Mn

Mn = Sni Mi / Sni

kg mol-1

      basate sulla massa

Mm

Mm = Sni Mi2 / Sni Mi

kg mol-1

      basate su Z

Mz

 

Mz = Sni Mi3 / Sni Mi2  

 

kg mol-1

coefficiente di sedimentazione

s

 

s = v /a

 

s

5

costante di van der Waals

l

 

J

costante di van der Waals

ritardata

b, B

 

J

costante di van der Waals-

Hamaker

AH

 

 

 

J

 

 

 

tensione superficiale

ps, p

 

ps = g0 - g

 

N m-1

 

6

                                                                                                                                                                                             

(1)       Il valore di nBs dipende dallo spessore assegnato allo strato superficiale.

(2)       I valori di nBs e di GB dipendono dalla convenzione usata per per definire la posizione della superficie di Gibbs. Essi sono espressi con la quantità di eccesso di B oppure la concentrazione superficiale di B al di sopra dei valori che avrebbe se ciascuna delle due fasi fossero omogenee esattamente fino alla superficie di Gibbs.

Vedi [1.e], ed inoltre le raccomandazioni addizionali a pag. 64.

(3)       NBs è il numero delle molecole adsorbite (NBs = L NBs), e Nm,B è il numero delle molecole adsorbite su un monostrato saturo. La definizione si applica alle entità B.

(4)       La definizione si applica solo a un film simmetrico per cui le due fasi sono omogenee e gf è la tensione superficiale di un'interfaccia film/fase.

(5)       Nella definizione, v è la velocità di sedimentazione e a è l'accelerazione di caduta libera o di centrifugazione. Il simbolo per un coefficiente di sedimentazione limitante è [s], per un coefficiente di sedimentazione ridotto s°, e per un coefficiente ridotto di sedimentazione limitante [s°]; vedi [1.e] per ulteriori dettagli.

(6)       Nella definizione, g° è la tensione superficiale di una superficie pulita e g quella di una superficie coperta.


IUPAC                        Grandezze, unità di misura, e simboli in Chimica                                              pag. 64

 

Raccomandazioni addizionali

 

L'apice s indica le proprietà di una superficie o di uno strato interfacciale. In presenza di adsorbimento può essere sostituito dall' apice a.

Esempi:           Energia di Helmholtz di uno strato interfacciale             Aa

                        quantità di sostanza adsorbita                          na, ns

                        quantità dell'ossigeno adsorbito                                   na(O2), ns(O2), oppure n(O2, a)

 

Il pedice m indica le proprietà di un monostrato.

Esempi:           area per molecola in un monostrato                  am(B)

 

L'apice s è usato per indicare una proprietà superficiale di eccesso relativa alla supericie di Gibbs.

Esempi:           quantità superficiale di eccesso                        nBs

 

In generale i valori di GA e di GB dipendono dalla posizione scelta per dividere la superficie di Gibbs.

Però due grandezze GB(A) e di GA(B) (e rispettivamente nBs(A)  e  nAs(B) ), può essere definita in un modo che è indipendente da questa scelta (vedi [1.e]). GB(A) viene chiamata la concentrazione di eccesso superficiale relativa di B rispetto ad A, o più semplicemente l'adsorbimento relativo di B; è il valore di GB quando la superficie viene scelta in modo da rendere GA = 0.  GB(n) viene chiamata concentrazione di B superficiale di eccesso ridotta o più semplicemente l'adsorbimento ridotto di B; è il valore di GB quando la superficie in modo da rendere l'eccesso totale G = S Gi = 0.

 

Le proprietà delle fasi (a, b, g) possono essere indicate coi corripondenti indici ad apice.

Esempi:           tensione superficiale della fase a                                  ga

                        tensione interfacciale tra le fasi a e b                           gab

 

Simboli di quantità termodinamiche divise per l'area della superficie sono di solito le lettere minuscole corrispondenti; l'alternativa è l'uso di un accento circonflesso.

Esempi:           entropia interfacciale areica                              ss (= s) = Ss /A

 

Le seguenti abbreviazioni vengono usate nella chimica dei colloidi:

            c.c.c.    concentrazione critica di coagulazione  (= critical coagulation concentration)

            c.m.c.   concentrazione critica di micellizzazione            (= critical micellization concentration)

            i.e.p.    punto isoleettrico                                             (= isoelectric point)

            p.z.c.    punto di carica zero                                         (= point zero charge)

 

 

 

 


IUPAC                        Grandezze, unità di misura, e simboli in Chimica                                              pag. 65

 

2.15           PROPRIETA' DI TRASPORTO

 

I nomi e i simboli raccomandati qui sono in accordo con quelli raccomandati dalla IUPAP [4] e dalla ISO [5.n].

Altre informazioni sui fenomeni di trasporto nei sistemi elettrochimici possono essere trovati in [32].

 

Nome                                      Simbolo           Definizione           Unità di misura SI    Note

flusso (di una grandezza X)

JX, J

 

JX = A-1 dX/ dt

 

varia

1

flusso volumico

qV , V'

 

qV = dV/dt

 

m3 s-1

flusso massico

qm , m'

 

qm = dm/dt

 

kg s-1

coefficiente di trasferimento di massa

kd

m s-1

velocità di trasferimento del calore

F

F = dq/dt

W

flusso di calore

Jq

 

Jq = F /A

W m-2

 

 

conduttanza termica

G

G = F/Dt

W K-1

resistenza termica

R

 

R = 1/G

 

K W-1

 

 

 

conduttività termica

l, k

 

l = Jq/(dT/dt)

W m-1 K-1

coefficiente di trasferimento del calore

h, (k, K, a)

 

h = Jq /DT

W m-2 K-1

diffusività termica

a

 

a = l / r cp

 

m2 s-1

 

 

 

coefficiente di diffusione

D

 

D = -Jq /DT

 

m2 s-1

 

 

 

                                                                                                                                                                                             

 

Nelle definizioni delle grandezze adimensionali sottostanti vengono usati i seguenti simboli: m (massa), t (tempo), V (volume), A (area), r (densità), v (velocità, (lunghezza), h (viscosità), p (pressione), g (accelerazione di gravità, accelerazione di caduta libera, a (coefficiente di espansione cubica), T (temperatura), g (tensione superficiale),

c (velocità del suono), l (cammino libero medio), f (frequenza), a (diffusività termica), h (coefficiente di trasferimento del calore), k (conduttività termica), cp (capacità termica specifica a pressione costante),

D (coefficiente di diffusione), x (frazione molare), kd (coefficiente di trasferimento di massa), m (permeabilità),

k (conduttività elettrica) e B (densità di flusso magnetico).

 

GRANDEZZE ADIMENSIONALI

 

Nome                          Simbolo           Definizione                   Unità di misura SI        Note

numero di Reynolds

Re

Re = r v /h

1

numero di Eulero

Eu

Eu = Dp / r v2

1

numero di Froude

Fr

Fr = v / ( g)½

1

numero di Grashof

Gr

Gr = 3 g a DT r2 /h2

1

numero di Weber

We

We = r v2 / g

1

numero di Mach

Ma

Ma = v / c

1

numero di Knudsen

Kn

Kn = l /

1

numero di Strouhal

Sr

Sr = f / v

1

numero di Fourier

Fo

Fo = a t / 2

1

numero di Peclet

Pe

Pe = v / a

1

numero Rayleigh

Ra

Ra = 3 g a DT g /h a

1

numero di Nusselt

Nu

Nu = h / k

1

                                                                                                                                                                                              

 

(1)       Il flusso di molecole verso una superficie, JN , determina sia la velocità alla quale essa potrebbe essere ricoperta se ciascuna molecola la colpisse, oppure la velocità di diffusione attraverso un foro nella superficie.

Studiando l'esposizione, JN dt , di una superficie a un gas, gli scienziati delle superfici trovano che sia utile considerare il prodotto fra pressione e tempo come una misura dell' esposizione, dato che questo prodotto è proporzionale al flusso numerico (= entitico), JN :  JN t = (1/4) C u t = (u / 4 k T) p t , dove C è la densità numerica delle molecole (affollamento molecolare), u la loro velocità media, k la costante di Boltzmann, e T la temperatura termodinamica. L'unità di misura langmuir (simbolo: L) corrisponde all'esposizione di una superficie ad un gas

(p = 10-6 torr) per un secondo.

 


IUPAC                        Grandezze, unità di misura, e simboli in Chimica                                              pag. 66

 

Nome                          Simbolo                       Definizione       Unità di misura SI        Note

numero di Stanton

St

St = h / r v cp

1

numero di Forier per il trasferimento di massa

Fo*

Fo* = D t / 2

1

2

numero di Peclet per il trasferimento di massa

Pe*

Pe* = v / D

1

2

numero di Grashof per il trasferimento di massa

Gr*

 

1

2

numero di Nusselt per il trasferimento di massa

Nu*

Nu* = kd / D

1

2

numero di Stanton per il trasferimento di massa

St*

St* = kd / v

1

2, 3

numero di Prandtl

Pr

Pr = h / r a

1

2

numero di Schmidt

Sc

Sc = h / r D

1

numero di Lewis

Le

Le = a / D

1

numero magnetico di Reynolds

Rm, Rem

Rm = v m k

1

numero di Alfven

Al

Al = v (r/m)½ / B

1

numero di Hartmann

Ha

Ha = B (k/h)½

1

numero di Cowling

Co

Co = B2 /m r v2

1

                                                                                                                                                                                             

 

(2)       Questa grandezza si applica al trasporto di materia in miscele binarie

(3)       Il nome "numero di Sherwood" e il simbolo Sh sono stati ampiamente per questa grandezza.