Кіріспе
Иондық бетпен байланысу түрі Ішкі сфералық кешен - бұл бет химиясының су бетінің интерфейсін су молекулалары лиганды металл ионына көпірсіз өзгертетін бет кешенінің түрі. Ішкі сфералық кешендердің пайда болуы иондар тікелей су молекулалары араласпай, жер бетіне байланысқанда болады. Бұл типтегі беткі кешендер беткі сайттарға жоғары аффинитеті бар иондарға ғана шектеледі және коваленттік байланыстар арқылы беткіге байлана алатын арнайы адсорбцияланған иондарды қамтиды. Ішкі сфералық кешендер ядролық, кристаллдық өсу, редокстық процестер, топырақ химиясы, катион мен бет арасында болатын басқа да реакциялармен бірге белсенді беткі сайттарды сипаттайды. Бұл жер бетіндегі сайттарға жақындық коваленттік байланысқа байланысты болуы мүмкін. Сыртқы сфералық кешендермен салыстырғанда, онда иондарды лигандтардан бөліп тұратын су молекулалары бар, ішкі сфералық кешендерде донор лигандтар ретінде жұмыс істейтін беткі гидроксил топтары бар, олар үйлестірілген металл ионының электрондық тығыздығын арттырады. Бұл бәсекелестік кешенді түзілудің мысалы, онда лигандтар металл ионының белсенділеу орнында орын үшін бәсекелеседі. Жер бетіндегі құрылымдар лигандтарды азайтады және тотықтайды, ал тасымалдау құбылыстары олай етпейді. Сондықтан, беткі құрылым беткі реактивтілікте маңызды рөл атқарады, қатты су интерфейсіндегі үйлестіру ортасы реакцияның қарқынын немесе жылдамдығын өзгертеді. Гиббтің еркін энергиясы тек S оң немесе нөл болған кезде ғана өздігінен пайда болады. Суландырудың тағы бір әдісі - сұйықтық тұтас бетке алғаш рет жанасатын жабысқақ сулау. Алайда, бұл бастапқы ылғалдау сұйық газ интерфейсін азайтады, оны Дюпре теңдеуімен модельдеуге болады
Inner sphere complex is a type of surface complex that refers to the surface chemistry changing a water surface interface to one without water molecules bridging a ligand to the metal ion. Formation of inner sphere complexes occurs when ions bind directly to the surface with no intervening water molecules. These types of surface complexes are restricted to ions that have a high affinity for surface sites and include specifically adsorbed ions that can bind to the surface through covalent bonding. Inner sphere complexes describe active surface sites that are involved in nucleation, crystal growth, redox processes, soil chemistry, alongside other reactions taking place between a cation and surface. This affinity to surface sites can be attributed to covalent bonding. When compared to outer sphere complexes that have water molecules separating ions from ligands, inner sphere complexes have surface hydroxyl groups that function as donor ligands, increasing the coordinated metal ion's electron density. This is an example of competitive complex formation, in which ligands will compete for space on an activation site of a metal ion. Surface structures are able to reduce and oxidize ligands, whereas transport phenomena do not. Therefore, surface structure serves an important role in surface reactivity, with the coordination environment at the solid water interface changing intensity or rate of a reaction. The Gibb's Free Energy is spontaneous only when S is positive or zero. Another method of wetting is adhesional wetting, where the liquid makes contact with the solid surface for the first time. However, this initial wetting decreases the liquid gas interface that can be modeled by the Dupré equation
Металл оксидтеріндегі лигандтардың сорбциясы мен адсорбциясы
Лигандтардың сорбциясының мысалы металл оксидтер мен силикат беттерінде кездеседі. Минералдық бетте металл ионы Льюис қышқылы, лигандтар Льюис негізі ретінде әрекет етеді. Бұл гидроксилдік топтар кездескен жағдайларда да байқалады. РН осы реакциялардың ішінде ескеріледі, бірақ судың симметриялық, молекулалық адсорбциясы тұрақсыз болып саналады және жоғары активациялық энергияға ие. Нәтижесінде жылдамдықты анықтау кезеңі электрон тығыздығының өзгеруі арқылы индукциялық әсерді арттыра алатын критикалық оксобайланыстың бұзылуына негізделеді. Бұл нуклеофильді шабуылдар мен одан әрі ыдырауға әкеледі. Әсіресе, табиғатта кездесетін сорбенттік материалдар көбінесе металл оксидінің ішкі сфералық кешендері болып табылады. Табиғатта бұл темір мен марганец циклдері үшін өте маңызды, өйткені екеуі де ауа райының өзгеруіне әсер ету үшін олардың ортасының редокстық әлеуетінен әсер етеді. Поляр емес лигандтар үшін ван дер Ваальс күштер сорбция өзара әрекеттесулерінде үлкен рөл атқарады. Сутегін байланыстыру да болады, бірақ адсорбция процесінің бір бөлігі емес. Осы факторларға байланысты топырақ сапасы топырақпен сорбция жасайтын қоректік заттардың, ластаушы заттардың және басқа лигандтардың сақталуына және сарқылуына әсер етеді. Инженерлік қолданбаларда балшық минералдар мұнай өндіруде натрий иондарының адсорбциясын, сонымен қатар артқы қабатты дамыту арқылы экологиялық қабаттарды құруды ынталандыра алады. Бұл темір арсенінің жағдайындағыдай металл металл жауын-шашынның салдарынан пайда болады деп болжанады. Алайда, рН осы жағдайда да беткі байланысу тиімділігіне қатты әсер етуі мүмкін.