내구복합체

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내구복합체는 표면화학이 금속 이온에 리간드를 연결하는 물 분자 없이 물-표면 접점을 하나로 바꾸는 것을 말한다.내구 복합체의 형성은 이온이 물 분자를 방해하지 않고 표면에 직접 결합할 때 발생한다.이러한 형태의 표면 복합체는 표면 부위의 친화력이 높은 이온으로 제한되며, 공밸런트 본딩을 통해 표면에 결합할 수 있는 흡착 이온을 구체적으로 포함한다.

내구 복합체는 핵, 수정 성장, 리독스 공정, 토양 화학에 관여하는 활성 표면 부지를 양이온과 표면 사이에서 일어나는 다른 반응과 함께 설명한다.^[1]표면 부지에 대한 이러한 친화력은 공밸런트 결합에 기인할 수 있다.

리간드와 이온을 분리하는 물 분자를 가진 외부 구 복합체와 비교하면, 내부 구 복합체는 표면 히드록실 그룹이 $coordinated{\displaystyle }$ ${\displaystyle \sigma \$donor$$ ligands} -donor ligands로 기능해 조정된 금속 이온의 전자 밀도를 높인다.^[2]이는 리간드가 금속 이온의 활성화 현장에서 공간을 두고 경쟁하는 경쟁적 복합형성의 한 예다.

표면 구조는 리간드를 감소시키고 산화시킬 수 있는 반면, 운송 현상은 그렇지 않다.따라서 표면 구조는 고체-물 인터페이스의 조정 환경이 반응 강도 또는 속도를 변화시키면서 표면 반응성에 중요한 역할을 한다.^[1]

습식

내부 구체 콤플렉스를 달성하는 한 가지 방법은 습윤을 통한 것인데,^[2] 습윤제로 알려진 한 액체가 표면에서 물이나 공기 같은 다른 매체를 대체하는 현상이다.고체-액체 인터페이스에 고체-물체의 경우 액체가 확산되어 고체-액체-가스 계면적이 증가하고 그 결과 고체-가스 계면적이 감소한다.

액체의 확산 계수는 그^[3] 지역에 걸쳐 Gibb의 자유 에너지에 의해 설명된다.

${\displaystyle S=-\Delta G_{s}/A}$

Gibb의 자유 에너지는 S가 양성이거나 0일 때만 자발적이다.

또 다른 습윤 방법은 액체가 고체 표면과 처음으로 접촉하는 접착식 습윤이다.그러나 이 초기 습윤은 Dupré 방정식에^[3] 의해 모델링될 수 있는 액체가스 인터페이스를 감소시킨다.

${\displaystyle W_{a}=-\Delta G_{a}/A}$

아니면 수정된 뒤프레영 방정식에 의해

${\displaystyle W_{a}=-\gamma _{LG}(1+코스(\theta ))}$

액체 리간드 용액에 완전히 담근 금속 이온을 가진 몰입식 습윤은 액체 가스 인터페이스에 변화가 없다.이 반응은 다음을^[3][4] 통해 모델링할 수 있다.

${\displaystyle -\Delta G_{i}=\gamma _{SG}-\gamma _{SL}}$

${\displaystyle =\gamma _{LG}cos\theta }$

이들 모델에서 금속 이온은 접촉각의 영향을 받을 수 있으며, 그 결과 내부 구체 콤플렉스는 습윤제와 습윤 절차의 영향을 받게 된다.^[4]

금속산화물에 대한 리간드의 흡착 및 흡착

리간드의 흡착의 예는 금속 산화물과 규산염 표면에서 발생한다.광물 표면에서 금속 이온은 루이스산 역할을 하고, 리간드는 루이스 베이스 역할을 한다.^[2]양성자가 있는 리간드의 경우 흡착은 pH에 의존한다.

리간드가 리독스 반응을 수행하여 표면 조정에 영향을 미치는 경우, 흡착 현상을 흡착현상이라고 한다.^[2]이는 표면과 리간드에 따라 다양한 반응을 촉진할 수 있는 리독스 강도가 다르기 때문에 특히 중요하다.

산화제 해체

물에 노출되면 이전에 내구 복합체였던 금속산화물이 물에 포화 상태가 되는데, 이를 해체반응이라고 한다.^[5]이것은 또한 히드록실 그룹이 존재하는 경우에도 관찰할 수 있다.

pH는 이러한 반응 내에서의 고려사항이지만 물의 대칭적인 분자 흡착은 불안정한 것으로 간주되어 높은 활성화 에너지를 가지고 있다.

결과적으로, 속도 결정 단계는 전자 밀도의 변화를 통해 유도 효과를 증가시킬 수 있는 중요한 황소 결합의 파괴에 의존한다.이것은 핵폭발과 추가적인 해체를 야기한다.^[5]

토양화학 응용

내부 구획 단지의 흡착 반응은 토양 시스템에서 미량 원소의 운반 및 보유에 적용된다.^[6]특히 자연에서 발견되는 흡착물질은 금속산화 내구복합체인 경우가 많다.

자연에서, 이것은 철과 망간의 순환에 특히 중요하다. 왜냐하면 둘 다 풍화 현상이 일어나는 환경의 리독스 잠재력에 의해 영향을 받기 때문이다.^[2]${\displaystyle {\text{SO}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {4\mathrm{}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{}}_{}^{}}$ -${\$과 같은 옥소니언은 이러한 금속의 용해와 풍화를 방해할 수 있다$$.이러한 환경에서 환원 분해는 더 오래 걸리거나 결과적으로 존재하지 않을 수 있다.그러나 이를 이해함으로써 부식 및 풍화작용을 제한해야 하는 건축 환경에서 옥수수를 더 많이 사용할 수 있게 되었다.^[2]

중앙금속과 무기연골의 이온크기도 풍화작용에 한몫한다.알칼리 토금속은 음이온 전하에 대한 친화력이 떨어져 이온 크기가 커짐에 따라 흡착이 감소해 풍화작용을 통해 이동성이 높아졌다.^[7]

비극 리간드의 경우, 반 데르 발스 힘은 대신 흡착 상호작용에서 더 큰 역할을 한다.수소 결합도 발생하지만 흡착 과정 자체의 일부분이 아니다.^[8]이러한 요소들 때문에, 토양 질은 토양으로 흡착을 수행하는 영양소, 오염물질, 그리고 다른 리간드의 보유와 고갈에 영향을 미친다.^[8]

일반적으로 금속 이온의 충전 표면은 결정 결함, 표면에서의 화학 반응 또는 표면 활성 이온에서의 흡착을 통해 충전될 수 있다.^[6]점토 광물은 이러한 상호작용의 한 예로서 해양에서의 화학적 동태현상, 금속의 생체화학 순환, 심지어 방사성 폐기물 처리까지도 설명할 수 있다.^[9]

엔지니어링 애플리케이션에서 점토 미네랄은 선미층 개발을 통해 환경 라이너 생성과 함께 석유 추출에서 나트륨 이온 흡착을 촉진할 수 있다.^[9]

또한, 물 교정조치는 점토 및 기타 광물 복합체에서 발견되는 내부 구체 복합체의 부산물로 간주될 수 있다.^[10]이것은 철화탄소의 경우와 같이 금속금속강수 때문에 발생한다는 이론이 있다.그러나 pH는 이 경우에도 표면 결합 효과에 큰 영향을 미칠 수 있다.

참조

추가 읽기