Коллоидная химия. Шпаргалка

В идеализированной системе данная функция представлена двумя прямыми, доходящими до разделяющей поверхности. Состав поверхностного слоя будет выражен формулой:

где n

– избыток количества вещества в поверхностном слое; xb и xa – объемы разделяемых фаз;

C

и C

– концентрация вещества в реальной и идеализированной системах; s – площадь поверхности раздела.

Итак, параметр n

выражает избыток компонента, связанный со «сгущением» интенсивного параметра в области поверхностного слоя, – концентрации С.

Аналогично в виде избытков выражаются все термодинамические функции поверхностного слоя. Так, энергия поверхностного слоя определяется как разность ее значений в реальной и идеализированной системах:

U

= U – (U

+ U

)

или

U = U

+ U

+ U

.

Члены правой части этих выражений различаются тем, что U

и U

являются полными количествами энергии в двух объемных фазах, а U

представляет собой поверхностный избыток.

Аналогичные выражения записывают для других термодинамических функций: энтальпии, энтропии свободных энергий Гельмгольца и Гиббса.

Достоинством данного метода описания поверхностного слоя является отсутствие необходимости уточнения его границ. Функции, выражающие избытки, являются инвариантными в отношении толщины поверхностного слоя, однако они зависят от положения разделяющей поверхности.

Поверхностный слой может подвергаться воздействию изменений температуры и состава. Поэтому необходимо принять во внимание в качестве переменных поверхностные энтропию S

и состав n

, в результате будет получено фундаментальное уравнение для энергии разделяющей поверхности:

dU

= T

dS

+ ?ds + ??

dn

,

где dU

– внутренняя энергия поверхностного слоя T

– температура разделяющей поверхности;

S

– энтропия поверхностного слоя; s – коэффициент пропорциональности, численно равный поверхностному натяжению; s – площадь поверхностного слоя; m

– химический потенциал поверхностного слоя; n

– состав поверхностного слоя.

Данное уравнение находят путем вычитания уравнений для двух объемных фаз из выражения для внутренней энергии U всей системы. Согласно теории Гиббса для плоского поверхностного слоя последнее уравнение справедливо при любом положении разделяющей поверхности; для искривленной поверхности к нему добавляются члены, связанные с кривизной.

12. Адсорбция.