Файл: colloid_grig.pdf

45

1~}'

Рис21

Проведем анализ уравнения (136). для случая, когда

К»1 кривая «}» по форме близка к изотерме Лангмюра, при

К<l она проходит ниже прямой, соответствующей K:::l (пунктирная линия). И наконец, кривая (3) с коэффициентом

K~1, НО С учетом того, что активность компонента зависит 01'

концентраuии и поэтому на начальном участке концентрация

на поверхности адсорбента будет больше, чем объемная, а за­

тем (после ТОЧКИ инверсии «а») меньше объемной Эта точка

может быть названа точкой поверхностной азеотропии, что

IU'

соотвerствует концентрации, при которои на поверхности и в

объеме состав будет одинаковым. Чаще всего используют

случай, коrда сродство компонента, например «В», к поверх­

ности больше чем «А» Тогда уравнение (136) переходит

При адсорбции из растворов на твердом адсорбенте для

определения адсорбционных констант Ama "/{., К широко ис­

пользуют уравнение Лангмюра в координатах линейной фор­

мы.

41

РИС.22

Рассмотрим две фазы а и р (рис.22), разделенные сфе-

~

ричесkОИ поверхностью раздела, находящиеся в состоянии

равновесия при T=const) например пузырек газа а. в жидкой

среде р или каплю жидкости в паровой фазе. В состоянии

равновесия ВОЗМОЖНЫ вариации объема «оУ» и поверхности

«оSnл» без переноса вещества из ОДНОЙ фазы в другую dni=O,

тогда для изменения энергии Гельмгольца при такой вариа-

ции имеем

dF=-рQdvо.-р13dyli+crdSпл (139)

Всостоянии равновесия npи постоянстве общеro объема

иnj и Т, dF=O.

из условия постоянства объема dV a=_dV13 и dF=O имеем

r

Или, в общем случае, когда кривизна определяется че­

рез главные радиусы кривизны. Как следует из аналитиче-

...,

скои геометрии

и подставляя (142) в (141) окончательно получим

48

Разность давлений в смежных фазах pa_pfi=M обычно

называют капиллярнь(м давлением. Отметим, что капилляр­

ное давление всегда направлено к центру кривизны.

12·1 )аШlСИМОСТЬ !QJL~Н.амич~коЙ ~аJ(цtJоmtQЙ ~nоgoб- 1!ОС]'ИQI 11I!сперсно.СТИ, форш,ла TOMC9HII (Лошzа t<_~Е..1!ИН.ы:.

Реакционная способность зависит от степени дисперс-

w

насти вещества, изменение которои может привести к сдвигу

фазового и химического равновесия.

Рассмотрим изменение энергии Ги6бса при диспергиро­ вании. Обозначим энергию Гиббса недиспергированноro тела

G, а такого же количества диспергированноro Gd, тогда для максимальной работы по переносу ОДНОГО МОЛИ вещества от

давления насыщенных паров вещества над компактной фазой

р к давлению над диспергированной будет W

р

~W=~Gd=Gd-G=RТLп- (I44)~

Ps

\ С другой СТОРОНЫ7 изменение энергии Гиббса можно

записать (д.ли npoстоты для чистого вещества)

где Pd. _ - давление пара над искривленной поверхностью, а Ps=Peo Над ПЛОСКОЙ') знак ± означает, что кривизна может быть как выпуклой так и вогнугой..

Или после потенциирования (147) получим

т.е. давление Pd может бьnъ больше или меньше Pgo в за­

висимости от положения центра радиуса кривизны.

49

Формула Томсона (148) объясняет многие явленWI, на­

блюдаемые в природе; капиллярное поднятие и опускание

мениска в капиллярах, движение ЖИДКОСТИ по капиллярам,

исчезновение мелких частиц и рост крупных при изoreрмиче-

v

скоп выдержке~ зависимость температуры плавления частиц

от величины дисперсности, изменение константы химическо­

го равновесия.

14.2 капилJ!яgныIe 8ШIенЩl

При взаимодействии ЖИДКОСТИ и твердоro тела в поле

тяжести устанавливается гидродинамическое равновесие, ко­

торое характеризуется равновесным краевым углом смачива-

ния е. Эro вызывает формирование мениска определенной

кривизны и, следовательно, появление капиллярного давле­

ния. Образование вогнутого мениска ПРИВОДИТ к капюшяр­ ному поднятию (вода в стеклянном капиляре) или опусканию при формировании выпуклого мениска (р1УГЬ 8 стеклянном

IJp

опускания.

На рис.2За PK1<PQO, а на рис 236 Рк2 >Рао .

Разность давлений жидкосги в капилляре и вне капиn-