Адсорбция, основные термины (адсорбент, адсорбтив, адсорбат, десорбция).
Природа поверхностной энергии как причина поверхностных явлений. Поверхностное натяжение. Энергетическое и силовое выражение поверхностного натяжения. Методы определения поверхностного натяжения
Поверхностные явления - совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв вещества на границе соприкосновения фаз. К поверхностным явлениям относят те эффекты и особенности поведения веществ, которые наблюдаются на поверхностях раздела фаз.
Дисперсные частицы и дисперсионная среда относятся к различным фазам. (Напомним, что фазой называется однородная часть системы, отделённая от других частей поверхностью раздела.) Система может существовать из разных фаз только в том случае, если межмолекулярные взаимодействия в граничных фазах различны. Единственной системой, в которой межмолекулярные взаимодействия отсутствуют, является идеальный газ. Интенсивность межмолекулярных взаимодействий возрастает при переходе от реальных газов к твёрдым телам.
Для увеличения поверхности жидкости нужно преодолеть силу внутреннего давления и совершить определённую механическую работу против сил молекулярного сцепления, против внутреннего давления. Очевидно, что чем оно больше, тем больше энергии надо затратить. Эта энергия сосредотачивается в молекулах, находящихся на поверхности, и называется поверхностной энергией. Если увеличение площади поверхности производится при постоянном давлении и температуре (изобарно-изотермический процесс) или при постоянных объёме и температуре (изохорно-изотермический процесс), то оно сопровождается увеличением поверхностной энергии системы (энергии Гиббса или энергии Гельмгольца). Избыток поверхностной энергии, приходящейся на 1 м2 межфазной поверхности, характеризуется поверхностным натяжением (σ). Бесконечно малое изменение поверхностной энергии Гиббса (dG) с изменением величины площади поверхности при постоянных р и Т равно
|
|
|
dG = σdS,
где dS –бесконечно малое изменение площади поверхности; σ – коэффициент поверхностного натяжения. Из приведённого выражения следует (при постоянстве числа молей компонентов n): σ = 
Таким образом, поверхностное натяжение можно представить как частную производную от величины энергии Гиббса по величине межфазной поверхности при р = const и Т=const и постоянных числах молей компонентов.
Поверхностное натяжение – это характеристика поверхности раздела двух фаз, находящихся в равновесии. Поверхностное натяжение имеет место на границах твердое тело-жидкость, жидкость-газ, жидкость-жидкость, твердое тело-газ.
Физическая сущность – поверхностные молекулы стремятся уйти вглубь конденсированной фазы, тем самым, сжимая поверхность.
|
|
|
Энергетическому и силовому определению поверхностного натяжения соответствует энергетическая и силовая единица измерения. Энергетической единицей является Дж/м2, силовой – Н/м. Энергетическое и силовое выражение эквивалентны, и численная величина совпадает в обеих размерностях. Так для воды при 293 К:
.
Одна размерность легко выводится из другой: СИ: Дж/м2 = Н∙м/м2 =Н/м.
С увеличением температуры величина поверхностного натяжения уменьшается и равна нулю при критической температуре. Наиболее известная эмпирическая зависимость поверхностного натяжения от температуры была предложена Лорандом Этвёшом, так называемое правило Этвёша (англ.). В настоящее время получен вывод теоретической зависимости поверхностного натяжения от температуры в области до критических температур, подтверждающей правило Этвёша.
Адсорбция, основные термины (адсорбент, адсорбтив, адсорбат, десорбция).
Адсорбция— увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности раздела двух фаз (твердая фаза — жидкость, конденсированная фаза — газ) вследствие нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз.
|
|
|
Адсорбентом называется вещество, на котором адсорбируются молекулы других веществ;
Адсорбтивом называется вещество, молекулы которого адсорбируются на адсорбенте(поглощаемое вещество);
Адсорбатом называется уже адсорбированное вещество;
Десорбцией называется процесс удаления адсорбированного вещества с поверхности адсорбента.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 959; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!