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

 

 

 

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 n_B^s dipende dallo spessore assegnato allo strato superficiale.

(2)       I valori di n_B^s e di G_B 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)       N_B^s è il numero delle molecole adsorbite (N_B^s = L N_B^s), e N_m,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 g_f 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             A^a

                        quantità di sostanza adsorbita                          n^a, n^s

                        quantità dell'ossigeno adsorbito                                   n^a(O₂), n^s(O₂), oppure n(O₂, a)

 

Il pedice m indica le proprietà di un monostrato.

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

 

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

Esempi:           quantità superficiale di eccesso                        n_B^s

 

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

Però due grandezze G_B^(A) e di G_A^(B) (e rispettivamente n_B^s(A)  e  n_A^s(B) ), può essere definita in un modo che è indipendente da questa scelta (vedi [1.e]). G_B^(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 G_B quando la superficie viene scelta in modo da rendere G_A = 0.  G_B⁽ⁿ⁾ viene chiamata concentrazione di B superficiale di eccesso ridotta o più semplicemente l'adsorbimento ridotto di B; è il valore di G_B quando la superficie in modo da rendere l'eccesso totale G = S G_i = 0.

 

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

Esempi:           tensione superficiale della fase a                                  g^a

                        tensione interfacciale tra le fasi a e b                           g^ab

 

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                              s^s (= sˆ^s) = S^s /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), c_p (capacità termica specifica a pressione costante),

D (coefficiente di diffusione), x (frazione molare), k_d (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, J_N , 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, J_N 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), J_N :  J_N 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.