|
|||||
Фундаментальне рівняння адсорбції ГіббсаДата добавления: 2014-10-03 | Просмотров: 1603
Перерозподіл компонентів розчину між об’ємом і поверхневим шаром викликає зміну хімічних потенціалів компонентів внаслідок чого відбувається перехід поверхневої енергії в хімічну. Для опису цього процесу в рівноважних умовах використаємо об’єднане рівняння першого і другого закону термодинаміки для поверхневого шару з врахуванням поверхневої та хімічної енергії. dU = TdS + Smidni – pdV + sdS ( 4.11) ni - надлишок і-того компонента в поверхневому шарі. Для поверхневого шару pdV=0, тому: dU = TdS + Smidni + sdS ( 4.12) Оскільки внутрішня енергія поверхні пропорційна екстенсивним величинам, то перейдемо від змін функцій до самих функцій: U = TS + Smini + sS ( 4.13) Повний диференціал поверхневої енергії дорівнює: dU = TdS +SdT + Smidni + Snidmi + sdS +Sds ( 4.14) Якщо від рівняння (4.14) відняти рівняння (4.11) отримуємо: SdT + SnidmI + Sds =0 ( 4.15) Якщо температура залишається незмінною (Т=const), то: Sds + SnidmI =0 ( 4.16) -Sds = SnidmI ( 4.17) Розділимо це рівняння на площу міжфазної поверхні S -ds = S(ni /S)dmI ( 4.18) Позначимо надлишок речовини в поверхневому шарі (адсорбція за Гіббсом), як Гі = ni/S , тоді: -ds = S Гі dmI ( 4.19) Якщо хімічні потенціали всіх j компонентів системи, крім і – того залишаються незмінними, тоді для і – того компонента: ( 4.20) Зміна хімічного потенціалу компонента системи дорівнює: ( 4.21) ( 4.22) Для розведених розчинів можна вважати, що gi≈1, ai=сi∙gi; тому ai≈сi Замінивши активність у рівнянні (4.22) на концентрацію при сталих значеннях об’єму, температури і хімічних потенціалів всіх j компонентів одержуємо рівняння адсорбції Гіббса. ( 4.23)
На основі експериментально визначеної залежності поверхневого натягу від концентрації, за допомогою рівняння адсорбції Гіббса, можна побудувати ізотерму адсорбції. Рис. 17. Побудова ізотерми адсорбції Гіббса.
Тангенс кута нахилу дотичної в точці чисельно дорівнює значенню першої похідної. Тому будують дотичні до кривої залежності поверхневого натягу від концентрації і визначають тангенси їх кута нахилу за якими розраховують значення адсорбції Г при даній концентрації. ; ; ; ;
|
При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.05 сек.) |