10. Понятие об адсорбции. Причины адсорбции. Количественные характеристики адсорбции.

Адсорбцию можно определить как процесс выравнивания химических потенциалов компонентов между поверхностью и объемом, приводящий к изменению концентрации на поверхности. Межфазный слой обогащается тем компонентом, который характеризуется меньшей работой извлечения из объема и снижает поверхностное натяжение. Это приводит к убыли свободной поверхностной энергии (движущая сила процесса адсорбции) . В отличие от других процессов адсорбция идет не в сторону выравнивания концентраций, а в сторону их расхождения. Происходит накачка поверхностного слоя компонентом, снижающим поверхностное натяжение. Адсорбентом является жидкость. Адсорбтивом является растворенное вещество.

Поверхность жидкости энергетически однородна, на ней отсутствуют активные центры, поэтому адсорбция физическая и всегда нелокализована. Путь понижения свободной поверхностной энергии - перераспределение молекул в растворе, приводящее к изменению состава поверхностного слоя. . Изменение состава поверхностного слоя влияет, на поверхностное натяжение , которое связано с величиной адсорбции.

Избыточная концентрация i-го компонента, рассчитанная на единицу площади разделяющей поверхности, называется гиббсовой адсорбцией. Гиббсова, или абсолютная адсорбция, является удельной величиной, применяемой для описания состава поверхностного слоя независимо от его площади.

, моль/м²

Поверхностная концентрация адсорбата , равная общей концентрации вещества в поверхностном слое рассчитанной на единицу площади поверхности. При малых концентрациях адсорбата Г_i и  совпадают, при больших - различаются.

Поверхность адсорбента неизвестна, величину адсорбции измеряют емкостью поверхностного слоя a и выражают в моль/кг.

11. Вывод адсорбционного уравнения Гиббса для разбавленных растворов и его анализ.

Запишем фундаментальное уравнение Гиббса для поверхностного слоя..

Введем полную (внутреннюю) энергию поверхностного слоя.

По теореме Эйлера его можно интегрировать. После интегрирования это уравнение принимает вид

Постоянная интегрирования равна нулю с=0. Рассмотрим любые возможные изменения системы, т.е. возьмем полный дифференциал от выражения.

Термодинамические функции не зависят от пути процесса, dU^s – полный дифференциал.

Это общий вид адсорбционного уравнения Гиббса. Введем некоторые ограничения. При Tconst уравнение Гиббса принимает вид:

Все экстенсивные параметры поверхности зависят от площади поверхности и, поэтому их удобно относить к единице площади.

Для бинарной системы:

Где индекс 1 относится к растворителю, 2 – к растворенному веществу. Изменение  связано с адсорбцией и с изменением концентрации растворителя и растворенного вещества. Это уравнение содержит два неизвестных, Г₁ Г₂ и поэтому однозначное его решение отсутствует.

Пусть Г₁ = 0, тогда

12. Поверхностная активность по Ребиндеру. Графическое определение поверхностной активности.

Поверхностная активность не является абсолютным свойством веществ, а зависит от природы поверхности раздела фаз

Поверхностная активность является динамическим явлением, так как конечное состояние поверхности или межфазного слоя определяется равновесием между адсорбцией и полным смешением вследствие теплового движения молекул.