Адсорбция на границе жидкость — газ. Уравнение Гиббса

Уравнение изотермы адсорбции Гиббса с точки зрения термодинамики универсально и применимо к границам раздела любых фаз. Однако область практического использования уравнения для определения величины адсорбции ограничена системами, у которых доступно экспериментальное измерение поверхностного натяжения, т. е. системами жидкость — газ и жидкость — жидкость. Рассчитанные по этому уравнению значения Г наиболее близко совпадают со значениями, найденными другими методами, в области разбавленных растворов. [c.331]

Простых и доступных методов прямого определения избытка растворенного вещества в адсорбционном слое на подвижных границах раздела пока не существует. Однако на поверхностях раздела жидкость — газ и жидкость — жидкость может быть точно измерено поверхностное натяжение, поэтому для определения адсорбции особенно важным является уравнение изотермы адсорбции Гиббса (1878). Гиббс установил зависимость между поверхностным избытком растворенного вещества Г и изменением поверхностного натяжения. [c.330]

Изменение поверхностного натяжения водных растворов при наличии в них ПАВ обусловлено, как известно, адсорбцией ПАВ на границе между раствором и газом (воздухом). Именно на явлении адсорбции, а не на изменении натяжения основано практическое применение ПАВ, хотя эти два явления тесно связаны, в частности, уравнением изотермы адсорбции Гиббса. В связи с этим далее будет подразумеваться, что по-верхностно-активное вещество — это вещество, которое адсорбируется на границе раздела фаз. Акцент на адсорбции, а не на изменении натяжения, необходим потому, что адсорбция в принципе всегда может быть измерена, тогда как измерение натяжения возможно только на границе двух флюидных фаз (жидкость—газ и жидкость 1— жидкость 2). Натяжение же на границе твердого вещества с любой флюидной фазой не может быть измерено, следовательно, эффективность ПАВ не [c.795]

Адсорбция на однородной плоской поверхности раздела фаз. Уравнение изотермы Гиббса. Однородная плоская граница раздела фаз образуется при контакте двух жидкостей или жидкости с газом, и адсорбция происходит в поверхностном слое между ними. В связи с этим целесообразно рассмотреть более подробно межфазную границу жидкость — жидкость и жидкость — газ. Ранее отмечалось, что в реальных системах локальные свойства при переходе от одной фазы к другой изменяются не резким скачком, а постепенно. Условно характер изменения свойств [c.52]

Как и на границах раздела жидкость — жидкость, адсорбция на поверхности раздела жидкость — твердое тело описывается фундаментальным термодинамическим уравнением Гиббса. Однако невозможность экспериментального определения межфазного натяжения на границе жидкость — твердое тело практически исключает возможность использования этого уравнения, и в этом случае необходимо опытным путем получать изотермы адсорбции и на их основе выяснять характер и механизм адсорбционного процесса. [c.239]

Для получения изотермы адсорбции на границах раздела газовый пузырь — жидкость и капля - жидкость можно воспользоваться термодинамическим уравнением адсорбции Гиббса [c.95]

Положительная адсорбция на границе раздела фаз жидкость — жидкость или твердое вещество—лсидкость ведет к уменьшению межфазного натяжения. Для случая твердое вещество—жидкость уравнение Гиббса принимает следующий вид [c.347]

Для описания адсорбции на границе жидкости с газом или с другой жидкостью (адсорбция на однородной плоской поверхности раздела фаз) часто используют уравнение Гиббса (1876 г.) (определение адсорбции разбавленных растворов) [c.191]

Уравнение изотермы адсорбции Гиббса. Теоретическое исследование процесса адсорбции на границе раздела жидкость—газ показало, что величину адсорбции Г удается связать не только с температурой Т и концентрацией с, но также и с поверхностным натяжением. Такая зависимость впервые была найдена термодинамическим путем Гиббсом (1876 г.). [c.79]

Уравнение Гиббса, которое при исследовании адсорбции на границе жидкость — газ используется для расчета удельной адсорбции по экспериментальной зависимости ст = /(с), при изучении адсорбции газов позволяет решить обратную задачу определять изменение поверхностного натяжения на границе твердое тело—газ по изотерме адсорбции. [c.27]

Теоретическое пояснение. При поглощении растворенных веществ твердыми адсорбентами удельная адсорбция не может быть рассчитана по уравнению Гиббса, так как нет приемлемых методов измерения поверхностного натяжения на границе раздела твердое тело жидкость. Количество адсорбированного вещества (адсорбата) определяют по изменению его концентрации в растворе. Величина удельной адсорбции А для твердых адсорбентов (количество вещества, моль, адсорбированного 1 кг адсорбента) и равновесная концентрация в растворе при постоянной темпера- [c.172]

Величину адсорбции на границе жидкость — газ или жидкость — жидкость обычно определяют расчетным путем по уравнению Гиббса, которое выражает зависимость между адсорбцией и концентрацией поверхностно- [c.90]

Адсорбция различных компонентов на границе раствор — воздух может быть определена на основе прямых измерений пограничного натяжения, которое на этой границе называется поверхностным натяжением, Простой способ определения поверхностного натяжения состоит в измерении высоты поднятия жидкости в капиллярной трубке, погруженной Б раствор. Можно, наоборот, выдавливать пузырьки воздуха в раствор и измерять давление, при котором наблюдается это явление. Максимальное давление газа в пузырьке пропорционально величине а. Если измерять а в растворах различного состава, то затем поверхностный избыток компонента может быть рассчитан по уравнению Гиббса [c.87]

Уравнения (И1.95) и (П1.96) аналогичны уравнению Гиббса, 1ля адсорбции из разбавленных растворов (11.71), однако они отражают более общую зависи.мость и справедливы для всей области концентраций. Если концентрация второго компонента (растворенного вещества) стремится к нулю, то эти уравнения переходят в уравнение Гиббса для разбавленных растворов. Для практического использования уравнений (111.95) и (111.96) необходимо знать или предварительно определить активности компонентов в растворах и межфазное натяжение. Несмотря на то, что эти уравнения справедливы для адсорбции из растворов на любой границе раздела, их используют обычно для описания адсорбции в системах жидкость — газ и жидкость — жидкость, что связано с возможностью определения межфазного натяжения. Однако анализ этих уравнений позволяет получить общее представление об изменении гиббсовской [c.175]

Однако с теоретической стороны изучение адсорбции на твердых адсорбентах уступает изучению ее на границе раздела жидкость— газ. Это связано в основном с двумя особенностями 1) для твердых фаз отсутствуют способы непосредственного определения поверхностного натяжения, а это лишает, в свою очередь, возможности непосредственно применять к этим видам адсорбции два основных уравнения адсорбции—Гиббса и Шишковского (хотя и имеющих универсальное значение) 2) в большинстве случаев мы лишены возможности непосредственно определять удельную поверхность твердого адсорбента, что заставляет величину адсорбции в этих случаях выражать не через Г=- , а [c.89]

Адсорбция на границе жидкость—газ. Уравнение Гиббса [c.178]

Адсорбция растворенных веществ на границе жидкость — газ, измеренная при помощи газовой хроматографии и уравнения Гиббса. [c.126]

Адсорбцию на границе раздела жидкость — газ непосредственно не измеряют, а вычисляют с помощью уравнения Гиббса, которое выведено на основании 2-го начала термодинамики [c.431]

Вопрос о возможности применять уравнение типа уравнения Лэнгмюра к адсорбции на границе жидкость —газ представляет значительный интерес. Уравнение Гиббса указывает на связь между поверхностным натяжением и концентрацией, но эта связь выражена в дифференциальной форме и для интегрирования требуется знание вида функции a = f ). Еще в начале XX в. Шишков-ский, изучая поверхностное натяжение растворов жирных кислот, показал, что между концентрацией раствора и поверхностным натяжением а существует зависимость, которую можно выразить уравнением [c.207]

Адсорбцию реагентов-пенообразователен на границе жидкость — воздух удобнее рассчитывать по уравнению Гиббса, в котором учитывается поверхностное натяжение, его легко измерять [c.249]

Простых и общедоступных методов прямого определения избытка растворенного вещества в адсорбционном слое на жидких границах раздела пока не имеется. Однако адсорбция в растворах всегда сопровождается изменением поверхностного натяжения. Поэтому удельную адсорбцию Г на границах раздела жидкость — газ и жидкость — жидкость находят по изменению поверхностного натяжения, пользуясь уравнением изотермы адсорбции Гиббса [c.167]

Адсорбция на однородной плоской поверхности раздела фаз. Уравнение изотермы Гиббса. Однородная плоская граница раздела фаз образуется при контакте двух жидкостей [c.70]

Вернемся теперь к уравнению адсорбции Гиббса (5.1) и обсудим его приложение к слабым электролитам. До сих пор мы. предполагали, что реакция (6.2) идет до конца и все электролиты как в растворе, так и в поверхностном слое полностью диссоциированы. На практике часто приходится иметь дело с противоположной ситуацией, и не только при использовании слабых электролитов, каковым является и вода. Дело в то.м,. что многие сильные (в водной среде) электролиты на поверхности ведут себя как слабые. Примером может служить хлоро-водород на границе вода — газ в газе имеются практически только молекулы НС1, в жидкости — ионы Н+ и С1 , а в межфазной области происходит плавный переход от молекулярной к ионной фор.ме. Не случайно, будучи простым сильным электролитом (а сильные электролиты, как правило, поверхностно-инактивны), хлороводород оказывается поверхностно-активным. Это связано с его адсорбцией в молекулярной форме и ориентацией адсорбированных диполей НС1. [c.38]

Пены во многих отпошениях сходны с эмульсиями, ио их диспергированные шарики состоят из газа, а не из жидкости. Как и 13 случае эмульсий, для того чтобы приготовить устойчивую пену, необходим третий компонент химически чистые жидкости редко образуют значительную пену. Третий компонент, очевидно, долн ен образовывать поверхностный слой, отличающийся по составу от общей массы жидкости, т. е. дол-жна иметь место по-лон ительпая или отрицательная адсорбция его у поверхности раздела жидкости и газа. Если в чистой жидкости сталкиваются два пузырька газа, то ничто не препятствует их слиянию но наличие слоя, отличающегося по составу от остальной я идкости, служит буфером, особенно в том случае, если он обладает и некоторой механической прочностью. Трехпроцентный водный раствор хлористого натрия образует при взбалтывании неустойчивую пену, ибо у поверхности раздела имеет лместо небольшая отрицательная адсорбция, являющаяся, согласно уравнению Гиббса (стр. 79), следствием небольшого повышения поверхностного натяжения. Но гораздо более устойчивые пены образуются, если встряхивать и взбалтывать с воздухом водные растворы таких коллоидных веществ, 1 ак мыло, желатина, сапонин и т. д. В этом случае имеет место положительная адсорбция, приводящая к заметному понижению поверхностного натяжения на границе газа с жидкостью. Вообще устойчивость пен наиболее велика при концентрациях, близких к требующейся для максимального по- [c.274]

Поскольку во все уравнения, описывающие трехфазную границу, и узь всегда входят в виде разности, вполне вероятно, что именно эта разность (адгезионное натяжение) является тем параметром, который определяет свойства трехфазной границы. Изотерму адсорбции паров на твердом теле можно представить в виде кривой, показанной на рис. УП-1. Асимптотический бесконечный рост адсорбции при приближении к давлению насыщенных паров означает, что при твердое тело находится в равновесии с жидкостью. Дерягин и Зорин [73] отмечают (см. также [92]), что в трехфазной системе изотерма адсорбции должна пересекать линию и, как показано на рис. УИ-15, имеет область неустойчивости. Интегрирование уравнения Гиббса до первого пересечения дает [c.287]

Непосредственно измерить адсорбцию на границе жидкость — газ или жидкость — жидкость нелегко из-за малой величины количества вещества на границе раздела по сравнению с массой его в объеме, хотя это и сделано в специальных исследованиях (Мак - Бэн). Поэтому адсорбцию обычно определяют расчетным путем по формуле Гиббса. Это уравнение устанаа>1ивает соотношение между концентрацией с поверхностно-активного вещества в растворе изменением свободной поверхностной энергии о с концентрацией на данной границе раздела — и величиной адсор- [c.216]

Частицы на поверхности твердых тел, подобно молекулам жидкости в поверхностном слое, имеют неуравновешенную часть силового пйля, направленную в сторону другой фазы, например, жидкости. Твердые тела поэтому, подобно жидкостям, обладают некоторьш запасом свободной поверхностной энергии и стремятся уменьшить величину энергии за счет адсорбции веществ, понижающих поверхностное (межфазное) нятяжение. Однако для твердых фаз неизвестны способы непосредственного измерения поверхностного натяжения, что препятствует применению к ним основного термодинамического уравнения Гиббса, имеющего универсальное значение. Обычные твердые адсорбенты — глины, уголь, силикагель, иониты — представляют собой пористые тела или мелко раздробленные порошки. Эти адсорбенты пронизаны очень большим числом капилляров и трещин и поэтому определить их удельную поверхность трудно. Величину адсорбции измеряют поэтому по разности концентраций адсорбированного вещества в растворе до и после адсорбции и адсорбцию выражают числом молей адсорбированного вещества не на единицу поверхности, а на единицу массы адсорбента. Адсорбция на твердом теле может происходить за счет неспецифических Вандерваальсовых сил или электрических зарядов ионов или диполей, а также за счет образования ковалентных связей. Четкую границу между двумя этими видами адсорбции, физической и химической (хемосорбцией) провести трудно. При адсорбции из растворов приходится учитывать взаимодействие адсорбента не только о растворенным веществом, но и с растворителем. [c.235]

В случае легкоподвижной границы раздела дисперсной фааы и дисперсионной среды (пены и эмульсии) условие равенства нулю скорости течения жидкости на поверхности раздела, определяющее применимость уравнения Рейнольдса, кожет на выполняться, и утоньшение пленки будет происходить с большей скоростью. Однако в пенных и эмульсионных пленках, стабилизированных адсорбционными слоями ПАВ, условия вытекания жидкости приближаются к условиям вытекания из зазора между твердыми поверхностями даже и тогда, когда молекулы ПАВ не образуют сплошной твердообразной пленки. Это связано с тем, что при значениях адсорбции ПАВ меньших предельной Гта движение поверхности жидкости приводит к переносу части молекул ПАВ адсорбционного слоя из центральных участков пленки на периферийные участки, пр1илегающие к каналам Гиббса — Плато. В результате значение адсорбции в центре пленки уменьшается, а на периферии увеличивается, что обусловливает возникновение градпента поверхностного натяжения (градиента двухмерного давления) вдоль поверхности пленки, т. е. проявляется упомянутый выше эффект Марангони — Гиббса. Этот градиент поверхностного натяжения может в значительной степени уравновешивать стремление гра.ничных слоев жидкой пленки к вытвйанию п-ри этом поверхность приобретает как бы твердообразные свойства и устанавливается режим течения, описываемый уравнением Рейнольдса (IX—24). [c.256]

Джибби и Аргумент продолжая измерения адсорбции красителей на границах раздела жидкостей методом, аналогичным методу Доннана (см. стр. 154), обнаружили, что адсорбция во многих случаях значительна при весьма низких концентрациях, но уменьшается при несколько больших, но всё же довольно низких концентрациях. Наблюдённые значения адсорбции обычно понижаются меньше, чем вычисленные из упрощённого уравнения (7.7) Гиббса, но это только подтверждает то, что уравнение (7.7) ягляется весьма грубым приближением, вероятно, отчасти по той причине, что оно пренебрегает коэффициентами активности, а отчасти в связи с приведёнными выше возражениями против применения уравнения (7.4) к вычислению [c.516]

Уравнения (11.31) применительно к системам типа жидкость-пар интересны тем, что они содержат в обеих частях непосредственно определяемые из опыта величины и, следовательно, позволяют экспериментально проверить закон адсорбции Гиббса без какой-либо процедуры отделения поверхностного слоя от объемных фаз. Для этого задаются величины л , а величины а и xf находятся из опыта, так что эффективность этого метода определяется лишь точностью измерений поверхностного натяжения и анализа состава объемной фазы. Однако систему (П. 31) удобно применять в обычно встречающихся случаях, когда граница между жидкой и парообразной фазами встречается в сочетании с другими поверхностями (например, стенками сосуда) лишь при условии, что общая адсорбция на других поверхностях незначительна по сравнению с адсорбцией на исследуемой поверхности. Поэтому для систем типа жидкость — пар и жидкость — жидкость, для которых поверхностное натяжение легко определяется экспериментально, наибольшее значение сохраняет система уравиенш (11,21). [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология