Адсорбция на границе раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость. Уравнение Гиббса, его анализ. Изотерма адсорбции, ее анализ. Строение адсорбционного слоя на границе
Химия | ||
Решение задачи | ||
Выполнен, номер заказа №16875 | ||
Прошла проверку преподавателем МГУ | ||
Напишите мне в чат, пришлите ссылку на эту страницу в чат, оплатите и получите файл! |
Закажите у меня новую работу, просто написав мне в чат! |
Адсорбция на границе раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость. Уравнение Гиббса, его анализ. Изотерма адсорбции, ее анализ. Строение адсорбционного слоя на границе раздела жидкость-газ. Поверхностные пленки. Поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. Правило Антонова.
Ответ: Являясь чисто поверхностным явлением, адсорбция на поверхности жидкости заключается во взаимодействии молекул или ионов адсорбтива с поверхностью адсорбента за счет химических водородных связей и электростатических сил притяжения. Скорость взаимодействия велика и адсорбция протекает мгновенно, если поверхность адсорбента легкодоступна для молекул адсорбтива. Вклад физических ван-дер-ваальсовых сил из-за значительной пространственной удаленности отдельных молекул в адсорбционный процесс в жидкостях невелик. Простых и доступных методов прямого определения количества накапливающегося в адсорбционном слое растворенного вещества на подвижных границах жидкость-газ или жидкость-жидкость пока не существует. Однако на поверхностях раздела таких систем может быть точно измерено поверхностное натяжение, поэтому для определения адсорбции Гиббсом, исходя из второго закона термодинамики, было выведено уравнение, известное как уравнение изотермы адсорбции Гиббса: гиббсовская адсорбция, выраженная в моль/м2 или кг/м2 . Из уравнения следует, что адсорбция зависит от величины поверхностной активности и концентрации вещества С. Если при растворении молекул адсорбтива поверхностное натяжение растворителя уменьшается, т.е. будет иметь положительное значение. Это означает, что чем сильнее вещество понижает поверхностное натяжение, тем больше оно будет накапливаться на поверхности. В результате концентрация растворенного вещества в поверхностном слое станет значительно выше, чем в остальном объеме. Возникающая разность концентраций неизбежно вызовет диффузию, которая будет направлена из поверхностного слоя внутрь жидкости и явится препятствием для полного перехода всех растворенных частиц в поверхностный слой. Установится подвижное адсорбционное равновесие между растворенным веществом в поверхностном слое и в остальном объеме жидкости. На практике адсорбционную способность молекул изображают графически. График типичной экспериментальной изотермы представлен на рис. При очень малых равновесных концентрациях растворенного вещества адсорбция прямо пропорциональна концентрации, что находит выражение в прямолинейном ходе изотермы адсорбции (участок 1). С дальнейшим повышением концентрации рост адсорбции замедляется, что отражает параболическая кривая (участок 2). При больших концентрациях величина адсорбции достигает предельного значения (Г∞), которое не изменяется с увеличением концентрации адсорбтива (участок 3). На графике это показано горизонтальной прямой. Адсорбцию, сопровождающуюся накоплением вещества в поверхностном слое, называют положительной. Пределом ее служит полное Изотерма адсорбции ПАВ на границе раздела жидкость-газ насыщение поверхностного слоя адсорбируемым веществом. Положительно адсорбируются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Если растворенное вещество увеличивает поверхностное натяжение, то оно будет выталкиваться из поверхностного слоя внутрь адсорбента. Такую адсорбцию называют отрицательной. В этом случае и величина Г будет иметь отрицательное значение. Пределом отрицательной адсорбции является полное вытеснение адсорбтива из поверхностного слоя. В результате разности концентраций и здесь возникнет диффузия, которая будет направлена в поверхностный слой. Поэтому в поверхностном слое все же окажется некоторое количество адсорбированных молекул. Отрицательно адсорбируются поверхносто-инактивные вещества (ПИВ). Отрицательная и положительная адсорбция соединений в крови и протоплазме клеток важны для обмена веществ. Поверхностное натяжение биологических жидкостей, содержащих в себе продукты обмена, значительно ниже чем воды. Поэтому гидрофобные вещества, такие как кислоты жирного ряда, стероиды, некоторые витамины будут накапливаться у стенок кровеносных сосудов, у клеточных мембран, что в дальнейшем облегчает транспорт их через эти структуры. В случае двух конденсированных фаз коэффициент σ называется поверхностным межфазным натяжением и определяется как сила, приложенная по касательной к плоскости поверхности, приходящаяся на единицу длины, которая препятствует увеличению поверхности. Правило Антонова. Поверхностное межфазное натяжение на границе двух взаимо ограниченно растворимых жидкостей равно разности поверхностных натяжений взаимно насыщенных растворов обеих жидкостей на границе их с воздухом: где σ1,2 – поверхностное натяжение на поверхности раздела 2-х насыщенных растворов жидкостей, σ1 и σ2 соответственно поверхностное натяжение на границе насыщенного раствора жидкостей 1 и 2 на поверхности раздела жидкость – воздух (пар).
Похожие готовые решения по химии:
- Вычислите, используя данные табл.1, тепловой эффект (ΔНºr) реакции С2Н6(г) = С2Н4(г) + Н2(г) при 150ºС считая, что в интервале температур от 25ºС до 150ºС теплоемкость участников реакции постоянна
- При распределении янтарной кислоты, взятой в разных количествах, между водой и эфиром при 25ºС были получены следующие данные: равновесные концентрации янтарной кислоты
- Вычислите предельную молярную электрическую проводимость бензойной кислоты, если предельная молярная электрическая проводимость электролитов NaBr, HBr и C6H5COONa соответственно
- Никелевая пластинка погружена в раствор, содержащий 3,1 г NiSO4 в 200 см3 воды при 25ºС. Приведите схематическую запись никелевого полуэлемента, уравнение окислительно-восстановительной
- Вычислить по среднему квадратичному сдвигу частичек гуммигута постоянную Авогадро NA, если радиус частиц 0,212 мкм, а за 1 минуту частица
- Коллоидный раствор получен в результате реакции обмена при смешивании равных объемов растворов А и В, имеющих разные молярные концентрации
- Рассчитайте молекулярную массу полистирола, если осмотическое давление при 25°С равно 120,9 Па, а массовая концентрация – 4,176 кг/м3 ; β = 1.
- Перегонка (дистилляция) бинарных жидких смесей (определение). Перечислите виды перегонок, укажите основную закономерность, описывающую явление, на котором
- В таблице представлены данные об объеме спроса и предложения на рынке некоторого товара при различных ценах.
- Определите доходность, общий и средний риск портфеля, состоящего из одинакового количества ценных бумаг
- Вычислите, используя данные табл.1, тепловой эффект (ΔНºr) реакции С2Н6(г) = С2Н4(г) + Н2(г) при 150ºС считая, что в интервале температур от 25ºС до 150ºС теплоемкость участников реакции постоянна
- Предположим, что спрос и предложение на рынке товара А представлены уравнениями: объем спроса на товар объем предложения товара цена товара