Общая характерстика адсорбции

К наиболее распространенным и важным поверхностным явле­ниям относится адсорбция, которая представляет собой в общем случае процесс самопроизвольного перераспределения компонентов между поверхностным слоем и объемной фазой. Часто для адсосбции используют следующее определение: адсорбция - это сгущение (концентрирование) вещества на поверхности раздела фаз. Обратный процесс называется десорбцией. Явление адсорбции необходимо отличать от явления абсорбции, представляющей со­бой объемное явление.

Адсорбция наблюдается в системах, состоящих не менее, чем из двух фаз. Обычно более плотную фазу называют адсорбентом (Т,Ж), а перераспределяющееся вещество - адсорбатом (Ж, Г). Измеряют адсорбцию в киломолях или килограммах на единицу площади адсорбента или на единицу его массы.

Для описания адсорбции используют две величины - абсолют­ную адсорбцию (А) или поверхностную концентрацию, которая представляет собой количество вещества в поверхностном слое, приходящееся на единицу поверхности или массы адсорбента, и избыточную или гиббсовскую адсорбцию (Г-гамма), представляющую собой избыток вещества в поверхностном слое на единицу поверхности по сравнению с его концентрацией в объеме фазы. Абсолютная адсорбция всегда положительна (А >0), а гиббсовская адсорбция может быть больше и меньше нуля.

При слабо выраженной адсорбции вещества изменение его концентрации в поверхностном слое будет иной.

гибссовская адсорбция для фазы I отрицательна (Г< 0). а для фазы 2 -положительна (Г> 0).

Для А иГ можно записать: F = CsV_s/S=C_sh_s

Где Cs-средняя концентрация в-ва в поверхносном слое

V_s-объем поверхностного слоя

S- площадь поверхности

h_s-толщина поверхнстного слоя

Г=(C_s-C_v)V_s/S=C_sV_s/S-C_vVs/S

Где Cv-концентрация в объеме

. Адсорбционное уравнение Гиббса

При выводе уравнения воспользуемся методом избытков Гиббса, согласно которому поверхностный слой не имеет объема, а об­ладает избытками энергии и массы. Запишем объединенное урав­нение I и II начал термодинамики

dU = Tds - PdV + σdS +∑µ_idn_i

Полная внутренняя энергия

U=Ts-PV+σS + ∑µ_in_i

Полный дифференциал

dU = Tds+sdT-PdV-VdP+σdS+Sdσ+∑µ_idµ_i

Подставим значение dU иp уравнения

Tds - PdV + ad5 +∑µ_idn_i =

Tds + sdT-PdV + σdS +Sdσ+∑µ_idn_i +∑n_idµ_i

При постоянной температуру после преобразования соотношение примет вид

Sdσ+∑(n_i/S)dµ_i=0

Введем обозначения

n_i/S=Г_i

Где Г – гибссовская адсорбция

-dσ=∑Г_idµ_i

Фундоментальное или объщее уравнения гиббса показывает самопроизволное снижение удельной поверхности энергии по мере изменения химического потенциала.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 145; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!