Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса и примеры его применения

Как было указано выше, в результате адсорбции происходит перераспределение компонентов между объемными фазами и поверхностным слоем.

Результатом этого процесса является изменение поверхностного натяжения.

Д.У.Гиббс вывел фундаментальное уравнение, устанавливающее связь между величиной адсорбции Г, поверхностным натяжением раствора s и равновесной концентрацией адсорбата С. Для разбавленных растворов неэлектролитов оно имеет следующий вид:

(IX.3)

Адсорбционное уравнение Гиббса записано для многокомпонентных систем и является термодинамически строгим соотношением.

Важным частным вариантом адсорбции является адсорбция газа или пара на твёрдой поверхности при условии отсутствия растворимости адсорбента в конденсате адсорбата.

Если адсорбция происходит из газовой фазы, то, выразив концентрацию в соответствии с уравнением Клапейрона – Менделеева через давление P, получим:

(IX.4)

Следовательно, зная зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации (давления пара) растворённого вещества, по уравнениям (IX.3)и (IX.4), можно рассчитать изотерму адсорбции этого компонента. Схема графического расчета показана на рис.18. В нескольких точках кривой s = f(С) проводят касательные и определяют тангенсы угла наклона их по отношению к оси абсцисс, которые соответствуют значениям производных д s /дС вданных точках. Зная эти производные, по уравнению (IХ.3) можно рассчитать величины Г, что позволяет построить изотерму адсорбции Г = f(С).

Рис. 18. Схема графического расчета изотермы адсорбции Г = f(С) из известной зависимости s = f(С)