Понятие об адсорбции. Причины адсорбции. Количественные характеристики адсорбции.

Адсорбция- процесс выравнивания химических потенциалов между поверхностью и объектом, приводящий к изменению концентрации компонента на поверхности. Адсорбция- сгущение( концентрирование) вещества на границе раздела фаз. dF>0, F. Причина адсорбции- уменьшение поверхностной энергии dF и Σμ_idn_i. Условия адсорбции: выходит на поверхность компонент, который приводит к уменьшению поверхностного натяжения. Т^s=T^α=T^β . Адсорбция отличается от диффузии тем, что она идет в сторону расхождения концентраций. Фаза на которой происходит адсорбция называется адсорбент. 3 вида адсорбции: 1) на границе газ-тв. тело 2)раствор-газ 3)раствор-тв тело.

Количественные характеристики адсорбции: а (моль/г), (кмоль/кг)-емкость монослоя

Α (моль/см²), (кмоль/м²)-поверхностная концентрация. Г- гибсовская адсорбция =n_i/S (кмоль/м²), показывает избыток числа молей компонента в поверхностном слое по сравнению с содержанием в объеме.

Вывод адсорбционного уравнения Гиббса для разбавленных растворов, его анализ.

Адсорбция на границе раствор газ отличается от адсорбции на границе газ-тв тело 1) тем, что система трехкомпонентна 2) в в жидкости адсорбционное равновесие устанавливается медленнее, чем в газе 3) адсорбция не локализовала 4)к описанию адсорбции применим термодинамический подход.

Вывод:  

-уравнение первой степени относительно величин стоящих под знаком дифференциала. -дифференциальное уравнение

 при Т=const, Г_i=n_i^s/S dS=-Σdμ_iГ_i- фундаментальное уравнение Гиббса. Для 2-х компонентной системы:

; если адсорбция растворителя равно 0, то ; если говорим только об одном веществе:   a_i=c_i

Для разбавленных растворов:

Анализ: 1)↑с ↓σ- ПАВ , для ПАВ g>0; (дσ/д c)<0 , Г>0. ПАВ- вещества способные адсорбироваться на границе фаз, имеют дифильное строение. К ПАВ относятся- карбоновые кислоты и их соли, соли сульфокислот, алкил бензолсульфонаты.

 – характерно: малая растворимость в данном растворителе, - σ_пав всегда меньше σ_раств,

 - взаимодействие ПАВ-растворитель всегда меньше, чем взаимодействие растворитель-растворитель.

          σ                                             Г                   ПАВ

          σ₀

                         ПАВ

                                                    с                                                с

2)ПИВ характерно: ↑с ↓σ  g<0; (дσ/д c)> 0 , Г<0- находятся в объеме раствора (электролиты)

                   σ                                                    Г       высокая растворимость σ_р-ля< σ_р-ра               

                                                                                     взаимодействие ПИВ-р-тель>р-тель-р-тель

                     ПИВ

                 σ₀                                                                                                         с

                                                         с                                                         ПИВ                                                 

3)ПНВ ↑с ↓σ  g=0; (дσ/д c)= 0 , Г=0 σ_р-ра= σ_р-ля( сахара)

                   σ                                   Г

                           ПНВ

                   σ₀

                                                                     ПНВ

                                                       с                                      с

Поверхностная активность по Ребиндеру. Графическое определение поверхностной активности.

Ребиндер рассматривал  поверхностная активность

(Дж м/ моль) (Н м²/моль) (Гиббс). Физический смысл поверхностной активности- сила удерживающая вещество на поверхности и рассчитанная на единицу Гиббсовской адсорбции.

              σ₀                                                        g=tg(180-α) g=-tgα

                                            α                 с