§ 1. Адсорбция по Гиббсу. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса

1. Тема IV. Адсорбция на границе раздела фаз «жидкость – газ» § 1. Адсорбция по Гиббсу. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса газ В результате адсорбции происходит перераспределение компонентов между поверхностным слоем и объемными фазами, что влечет за собой изменение химических потенциалов этих компонентов. Вследствие этого адсорбцию можно рассматривать как процесс превращения поверхностной энергии в химическую жидкость

2. Объединенная запись I-гои II-го законов термодинамики для процесса адсорбции (объем поверхностного слоя принимается равным нулю) (1) (2) (3)

3. Подставив выражение (1) в формулу (3), получим уравнение (4) (4) которое при постоянстве температуры (T = const)имеет вид (5) (5) Уравнения (4) и (5) называют уравнениями Гиббса для межфазной поверхности

4. Вводя понятие поверхностного избытка (Гi), выражение (5) можно записать в виде (6) (6) Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса (фауГ) При постоянстве химических потенциалов всех компонентов, кроме i-го, выражение (6) принимает вид (7) (7)

5. Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса (фауГ) (8)

6. Поскольку значения коэффициентов активности (γm, γc)часто неизвестны, на практике уравнение (8) используют только в тех случаях, когда активность компонента можно заменить его концентрацией (парциальным давлением) и пренебречь изменениями концентрации других компонентов при изменении концентрации данного компонента (адсорбата). Такие условия отвечают разбавленным растворам Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса (фауГ) (9)

7. § 2. Экспериментальное определение адсорбции по Гиббсу. Анализ адсорбционного уравнения Гиббса. Уравнение Лэнгмюра Величина адсорбции по Гиббса зависит от природы растворителя, природы и концентрации растворенного вещества, а также от температуры

8. Г, моль/м2 3 T, K 2 1

9. Г, моль/м2 а) Г ≈ const C cV ≈ 0 Г = (cS-cV)/S ≈ cV/S б) Г = -c/RT (d/dc)T в) (dГ/dc)<0 C, моль/л а) б) в)

10. Г, a a Г Г≈a c

11. B = a∞RT Уравнение Шишковского A = K

12.  Г a C4H9OH C2H5OH C2H5OH C4H9OH C2H5OH C4H9OH c c c

13. § 3. Классификация ПАВ по их строению Все ПАВ разделяют на две группы: истинно растворимые и коллоидные. Молекулы последних содержат радикал длиной не менее 8-10 атомов углерода. Такие ПАВ способны к образованию в растворах агрегатов – мицелл.  ИР ПАВ К ПАВ c Коллоидные ПАВ по их способности к диссоциации в растворителе (воде) разделяют на неионогенные и ионогенные, среди которых различают анионные (анионактивные), катионные (катионактивные) и амфолитные ПАВ. g(К ПАВ) >> g (ИР ПАВ)

14. Неионогенные ПАВ: оксиэтилированные алкилспирты. Анионные ПАВ: карбоновые кислоты и их соли. Катионные ПАВ: соли четвертичных аминов. Амфолитные ПАВ: две функциональные группы (на противоположных концах радикала).

15. Тема V. Адсорбция на границе раздела фаз «твердое – жидкость» § 1. Мономолекулярная адсорбция по Лэнгмюру из растворов ПАВ Правило уравнивания полярностей (Ребиндера): адсорбция растворенного вещества В из среды (растворителя) А на адсорбенте С будет происходить в том, и только в том случае, если при этом будет происходить выравнивание полярностей (на границе раздела) фаз А и С A<B<C A>B>C