Πυρηνογένεση και δυναμική ετερογένεια σε υδατικά διαλύματα αλκοολών
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Μόσχος, Βασίλειος
Moschos, Basileios
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Η υδροφοβική ενυδάτωση και αλληλεπίδραση συνιστά ένα από τα πιο σημαντικά θέματα μελέτης της φυσικής των ρευστών. Τα αμφίφυλα διαλύματα αλκοολών και νερού αποτελούν πρότυπα συστήματα για τη μελέτη και την κατανόηση των ανωτέρω φαινομένων εξαιτίας της αλληλεπίδρασης μέσω υδρογονικών δεσμών και της υδροφοβικής άπωσης των επιμέρους συστατικών τους. Το εξεταζόμενο σύστημα είναι το δυαδικό διάλυμα 1-προπανόλης/νερού. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε συναρτήσει της συγκέντρωσης της 1-προπανόλης στο διάλυμα και παρουσία περιορισμού.
Σκοπός της παρούσας μελέτης και τα βασικά ερωτήματα που θα επιχειρήσουμε να απαντήσουμε, είναι:
i. Πόσο αναμείξιμη είναι η 1-προπανόλη με το νερό;
ii. Είναι τα διαλύματα μικροσκοπικά ομογενή ή ετερογενή σε ολόκληρο το εύρος των συγκεντρώσεων και των θερμοκρασιών;
iii. Ποιά είναι η δυναμική των επιμέρους συστατικών συναρτήσει της θερμοκρασίας και της σύστασης;
iv. Ποια είναι η επίδραση του περιορισμού στο διάγραμμα ισορροπίας φάσεων και στη δυναμική;
Η έρευνα αρχικά προσανατολίστηκε στη μελέτη των θερμικών ιδιοτήτων των διαλυμάτων και στο χαρακτηρισμό του μηχανισμού της κρυστάλλωσης απουσία περιορισμού. Διαπιστώθηκαν οι δυναμικές διεργασίες-μηχανισμοί που απαντώνται σε αυτά και καταγράφηκε η εξάρτησή τους από τη θερμοκρασία και τη σύσταση. Τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα οδήγησαν στη κατασκευή ενός πλήρους Θερμοδυναμικού Διαγράμματος Ισορροπίας Φάσεων (ΘΔΙΦ). Το ΘΔΙΦ διαχωρίζεται σε τέσσερις περιοχές (Ι-ΙV). Στην περιοχή I το νερό εντός του διαλύματος είναι άμορφο και ασθενώς περιορισμένο από την 1-προπανόλη. Στην περιοχή II το νερό κρυσταλλώνεται μέσω του μηχανισμού της ομογενούς πυρηνογένεσης. Στις περιοχές ΙΙΙ και IV, στις οποίες η κρυστάλλωση πραγματοποιείται ετερογενώς, αναγνωρίστηκε και η ύπαρξη ενός διεπιφανιακού στρώματος στο εσωτερικό του οποίου σχηματίζονται μετασταθείς ενώσεις 1-προπανόλης/νερού με διαφορετικές αναλογίες, γνωστές ως υδρίτες. Από τη μελέτη της δυναμικής, διαπιστώθηκε η ύπαρξη ενός επιπλέον μηχανισμού σε σύγκριση με την καθαρή 1-προπανόλη (αργός μηχανισμός). Ο αργός μηχανισμός αποδόθηκε στη δυναμική του άμορφου νερού παρουσία των υδριτών. Τα χαρακτηριστικά του μηχανισμού αυτού, όπως η διηλεκτρική ένταση και η εξάρτηση χρόνων χαλάρωσης από τη θερμοκρασία διαφέρουν ανάλογα με τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία. Βρέθηκε ότι η χαρακτηριστική θερμοκρασία «παγώματος» του αργού μηχανισμού σχετίζεται με τις δύο υγρές φάσεις του υπερ-ιξώδους νερού (νερό χαμηλής και υψηλής πυκνότητας, LDL και HDL αντίστοιχα). Εύλογα λοιπόν, οδηγηθήκαμε στο συμπέρασμα ότι τα δυαδικά διαλύματα 1-προπανόλης/νερού είναι φασικά διαχωρισμένα σε όλο το εύρος των συγκεντρώσεων και των θερμοκρασιών. Σαν επακόλουθο βήμα, εξετάστηκε η επίδραση της επιβολής επιπρόσθετου σκληρού περιορισμού στα διαλύματα. Συγκεκριμένα, αναζητήθηκε η επιρροή του, τόσο στο μηχανισμό της πυρηνογένεσης των διαλυμάτων όσο και στη δυναμική αυτών. Σκοπός ήταν να δημιουργηθεί το αντίστοιχο ΘΔΙΦ υπό περιορισμό μέσω «ισόχρονων» και «ισόθερμων» μετρήσεων, αντίστοιχα, και να διαπιστωθούν οι μεταξύ τους διαφορές. Σε πρώτη προσέγγιση, δεν αναμένουμε ουσιώδεις διαφορές καθώς οι διαστάσεις του περιοριστικού μέσου είναι μεγαλύτερες από τα χαρακτηριστικά μήκη της ανομοιογένειας των φάσεων. Παρ’ όλα αυτά, από προηγούμενες μελέτες, έχει δειχτεί ότι ο μηχανισμός της κρυστάλλωσης στο νερό υπό περιορισμό διαφέρει σημαντικά με αυτόν απουσία περιορισμού. Παράλληλα, από τη μελέτη της δυναμικής θέλουμε να διαπιστώσουμε πόσο διαφέρει ο περιορισμός του δυαδικού συστήματος 1-προπανόλης/νερού σε σύγκριση με τον περιορισμό της καθαρής 1-προπανόλης. Βρέθηκε ότι η επιβολή σκληρού περιορισμού αλλάζει ριζικά, τόσο το ΘΔΙΦ όσο και την δυναμική των διαλυμάτων. Οι τέσσερις περιοχές, όπως προσδιορίστικαν στο ΘΔΙΦ παύουν να διακρίνονται ξεκάθαρα μεταξύ τους. Συγκεκριμένα, οι περιοχές Ι και ΙΙ εμφανίζουν κοινά χαρακτηριστικά. Το νερό παραμένει άμορφο εντός αυτών σε περιοχές μικρότερες από 2.3 nm. Η δυναμική συμπεριφορά του διαλύματος δεν διαφέρει δραστικά από αυτή απουσία περιορισμού. Αντίθετα, στις περιοχές ΙΙΙ και IV ο μηχανισμός της κρυστάλλωσης στο διάλυμα εμφανίζει αρκετές ομοιότητες με αυτές του καθαρού νερού υπό περιορισμό. Η κρυστάλλωση πραγματοποιείται τόσο ετερογενώς όσο και ομογενώς, με την πρώτη να καταστέλλεται σε πόρους μικρών διαμέτρων. Η παρατήρηση αυτή υπερτονίζει το πεπερασμένο μέγεθος προσμίξεων στο νερό και το επιτυχές «φιλτράρισμά» από τους πόρους. Η μικρή επιτάχυνση της δυναμικής τόσο για τον αργό όσο και τον Debye-μηχανισμό σε συνδυασμό με τη μείωση της σχετικής διηλεκτρικής έντασης του τελευταίου σε σύγκριση με το διάλυμα απουσία περιορισμού, υποδεικνύει την παρουσία κυρίως γραμμικών μορφολογιών της 1-προπανόλης σε μικρότερες περιοχές και την μείωση των επαναλαμβανόμενων μονάδων οι οποίες «γεννούν» τον μηχανισμό Debye.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Πυρηνογένεση, Διάγραμμα φάσεων, Δυναμική, Περιορισμός, Nucleation, Phase diagram, Dynamics, Confinement
Θεματική κατηγορία
Υδρογονικοί δεσμοί, Hydrogen bonds
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Όνομα επιβλέποντος
Φλούδας, Γεώργιος
Εξεταστική επιτροπή
Φλούδας, Γεώργιος
Παπαδόπουλος, Περικλής
Παπαγεωργίου, Γεώργιος
Παπαδόπουλος, Περικλής
Παπαγεωργίου, Γεώργιος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
136 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States