67. Поверхностное натяжение твердых тел. Принцип Гиббса-Кюри.

Поверхностное натяжение – избыток свободной энергии в поверхностном слое, отнесенный к поверхности поглощающего тела.

Поверхностное натяжение представляет собой максимальную полезную работу, затрачиваемую на образование единицы поверхностим т.е. фактически удельный потенциал поверхности.

Образование новой поверхности происходит с увеличением энтропии (поглощением теплоты из среды и охлаждением, если не подводить тепло)

При постоянстве поверхностного натяжения самопроизвольно могут протекать процессы, сопровождающиеся уменьшением поверхности, а не увеличением ее.

Поверхностное натяжение твердых тел.

ПН влияет на многие их свойства.

В кристаллах силы взаимного притяжения частиц в различных направлениях неодинаковы, поэтому и поверхностное натяжение неодинаково.

С этим связана определенная геометрическая форма кристаллов.

Принцип Гиббса-Кюри.

Та форма кристалла, которая отвечает наименьшему значению поверхностной энергии всех граней обладает наибольшей устойчивостью.

68. Поверхностное натяжение растворов. Изотерма адсорбции Лэнгмюра. Уравнение Фрейндлиха.

Поверхностное натяжение – избыток свободной энергии в поверхностном слое, отнесенный к поверхности поглощающего тела.

Поверхностное растяжение растворов зависит от природы растворителя и растворенного вещества, от концентрации последнего и от температуры. Поверхностное натяжение как функция концентрации растворенного вещества при Т-const - изотерма поверхностного натяжения.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

1 и 2 – поверхностно-активные вещества (ПАВ).

3 – поверхностно-инактивные вещества (ПИАВ).

Разность с в поверхностном слое – поверхностный избыток вещества Г (гамма).

Для ПАВ Г>0, для ПИАВ Г<0.

Поверхность твердых тел, как и жидкостей, обладает избыточной свободной энергией Гиббса. Твердые тела не могут (в отличие от жидкостей) самопроизвольно изменять площадь поверхности.

Величина адсорбции зависит от природы адсорбента и адсорбата, от давления газа, температуры.

Зависимость адсорбируемого количества газа от давления адсорбата при постоянной температуре – изотерма адсорбции.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

С ростом давления увеличивается количество адсорбируемого вещества.

Лэнгмюр при выводе уравнения изотермы сделал следующие допущения: 1. все места адсорбента одинаковы. 2. взаимодействие между частицами пренебрежимо мало. 3. адсорбционный слой состоит из одного слоя молекул, адсорбция локализованная – нет перемещения адсорбционного комплекса вдоль поверхности адсорбента.

Степень заполнения адсорбента адсорбатом:

Скорость адсорбции: константа скорости адсорбции.

Скорость десорбции: константа скорости десорбции.

Адсорбционное равновесие наступает при

Уравнение изотермы хорошо передает зависимости в области низких и области высоких давлений, но не всегда оправдывается в промежуточной области.

Процесс адсорбции экзотермичен: поглощение вещества протекает с выделением теплоты, десорбция – с поглощением теплоты.

Если адсорбируются несколько газов:

Для адсорбции на неоднородной поверхности было предложено эмпирическое уравнение Фрейндлиха.

к и n – коэффициенты, постоянные для данного адсорбента и газа при данной температуре.

Уравнение Фрейндлиха, наоборот, не отражает особенностей изотермы в области высоких и низких давлений, но для области промежуточных давлений согласуются с опытными данными.