1. Метод избыточных величин Гиббса и

2. Метод «слоя конечной толщины»

1: Разделяющая поверхность рассматривается как не имеющая объема или толщины, но характеризуется избыточными ТД-ми параметрами, отражающими проявление пов. энергии Тогда

энергия Гиббса системы равна сумме энергий Гиббса G₁ и G₂ объемных фаз 1,2 и поверхностной энергии Гиббса σs, которая является избыточной:

2: поверхностный слой, имеет определенные размеры

термодинамические параметры включают как поверхностную энергию σs, так и энергию объема слоя , имеющего те же свойства, что

и объемные фазы ( ).

Энергия Гиббса той же системы выразится соотношением:

все параметры отвечают реальному строению системы и имеют определенный физический смысл

Однако этот метод требует знания толщины поверхностного слоя и использует довольно сложные уравнения, т. к. термодинамические параметры изменяются нелинейно по толщине слоя

внутренняя энергия поверхности

При использовании метода избыточных величин нет необходимости определять толщину поверхностного слоя

Э нтальпия поверхности (как и ее избыток) выражается как

А налогичным выражением характеризуется избыток внутренней энергии поверхности конденсированных систем: (1)

В соотв. со вторым началом ТД избыточная энтропия равна (2)

, где - теплота образования единицы поверхности.

Учитывая, что G_S =σ из (1) и (2) получаем !!!

То есть внутренняя энергия поверхности складывается из энергии Гиббса и теплоты образования поверхности

уравнение Гиббса – Гельмгольца для поверхности:

Из объединенного уравнения 1 и 2 закона ТД для гетерогенных систем:

П ри постоянстве всех параметров, кроме Т, имеем или

П одставим в получим ур Гиббса - Гельмгольца:

уравнение Гиббса – Гельмгольца связывает полную поверхностную энергию с энергией Гиббса

для определения полной поверхностной энергии необходимо знать зависимость поверхностного натяжения от Т.

12. Самопроизвольное уменьшение поверхностной энергии. Адсорбция и ее виды.

(ПОЛНОСТЬЮ)

Самопроизвольное уменьшение поверхностной энергии

Увеличение поверхности приводит к возрастанию числа поверхностных молекул или атомов в системе и сопровождается затратой работы на разрыв межмолек. связей

Следовательно, обратный процесс (уменьшение поверхности) должен проходить самопроизвольно, поскольку сопровождается уменьшением энергии Гиббса поверхностного слоя

Так как следовательно G может уменьшаться как:

• за счет сокращения поверхности, так и

• за счет снижения поверхностного натяжения

за счет сокращения поверхности

• стремление жидкости в условиях невесомости принимать сферическую форму (опыт Плато)

• самопроизвольная агрегация мелко раздробленных твердых и жидких тел

за счет снижения поверхностного натяжения

поверхностное натяжение снижается вследствие

- адсорбции других веществ

-Ориентирования поверхностных молекул (снижение энтропийной составляющей)

Т.о., структура поверхностного слоя формируется в результате самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии

Адсорбция

В. Паули: «поверхность придумал дьявол»

Строение твердого тела и его поверхности является одним из главнейших факторов, определяющих механизм элементарных химических актов и направление реакций, а также их кинетику

Повышение концентрации вещества у поверхности по сравнению с концентрацией в объеме газовой или жидкой фазы - СОРБЦИЯ

1. абсорбция - проникновение сорбируемого вещества в объем сорбента

2. адсорбция - увеличение концентрации вещества на поверхности сорбента

Виды адсорбции

две группы поверхностных процессов, отличающихся природой взаимодействия