Работа адсорбции
Работа адсорбции.
При переходе вещества из объема раствора в поверхностный слой происходит изменение химического потенциала mПАВ этого вещества. Процесс переноса будет осуществляться до тех пор, пока соблюдается неравенство хим. потенциалов вещества ПАВ в объеме mПАВоб и в поверхностном слое mПАВповерх. В состоянии равновесия эти потенциалы выровнятся и тогда:
mПАВоб = mПАВповерх
так как mПАВоб=m*ПАВоб +RTln cПАВ и mПАВповерх=m*ПАВповерх +RTln cПАВ
где m*ПАВоб и m*ПАВповерх стандартные химические потенциалы вещества ПАВ в объеме раствора и поверхностного слоя соотвественно
m*ПАВоб +RTln cПАВоб = m*ПАВповерх +RTln cПАВповерх
Так как адсорбция происходит при неуравновешенных хим потенциалах, то, следовательно, перенос вещества сопровождается совершением работы, численно равной (при p=const и T=const) изменению энергии Гиббса, взятой с обратным знаком Wадс= –DG. Для одного моля вещества изменение энергии Гиббса можно приравнять изменению стандартных хим. потенциалов Dm*, т.е. Wадс= – Dm*.
Тогда
Wадс=m*ПАВоб – m*ПАВповерх=RT ln cПАВповерх/сПАВоб=RT ln k.
Рекомендуемые материалы
Константа равновесия k идентична константе Ленгмюра (константа равновесия процессов адсорбции вещества и десорбции его с поверхности), Следовательно, используя уравнения Ленгмюра и Гиббса работу адсорбции Wадс можно вычислить исходя из измерений s(с).
Совместное решение этих уравнений (ds= -ГRT ln c и , где А – А0N – площадь занимаемая 1 моль вещества) приводит к уравнению:
Рекомендуем посмотреть лекцию "6 Характеристика физических упражнений и методика их применения".
где А0 – площадь сечения молекулы,
s0 – поверхностное натяжение чистого растворителя
с – концентрация ПАВ
k – константа в уравнении Ленгмюра
Аналогичное уравнение эмпирическим путем вывел русский ученый Шишковский, представивший уравнение работы адсорбции в следующем виде:
s=s0-В ln (1+kc)