адсорбция
Если в жидкости содержатся молекулы только одного вида, то свободная поверхностная энергия снижается из-за сокращения поверхности до минимума. Однако если в жидкости присутствуют несколько видов молекул, отличающихся напряженностью силового поля, то снижение ее поверхностного натяжения происходит иначе. Молекулы с более сильными полями стремятся перейти с поверхности жидкости в ее объем с большей силой, чем молекулы с менее сильными полями. Это приводит к тому, что в поверхностном слое жидкости содержание компонентов, которые отличаются слабыми полями молекулярных сил притяжения, более высокое, чем в объеме раствора.
Такое повышение содержания какого-нибудь компонента раствора или газовой фазы в поверхностном слое называется адсорбцией.
Адсорбция имеет место в каждом случае соприкосновения поверхности с газом или жидкостью. Она происходит при контакте газа с твердым телом и жидкостью, при контакте жидкости с твердым телом и другой жидкостью, а в некоторых случаях даже при контакте двух твердых тел. При этом если содержание компонента в поверхностном слое больше, чем в объеме раствора, то адсорбция называется положительной, а если меньше – отрицательной.
Поскольку величина поверхностного натяжения связана с составом поверхностного слоя, она зависит и от величины адсорбции. Количественное соотношение между величиной адсорбции и изменением поверхностного натяжения дает известное адсорбционное уравнение Гиббса.
Величина dc/dc называется поверхностной активностью вещества. Вещество будет поверхностно-активным, если поверхностное натяжение жидкости убывает с ростом концентрации раствора, т. е. при da/dc < 0. В этом случае Г < 0, т. е. адсорбция положительна. Если же поверхностное натяжение жидкости с ростом концентрации вещества растет, то Г < 0, т. е. адсорбция отрицательная, а вещество это – поверхностно-инактивное.
Как видно, величина адсорбции связана с концентрацией компонента в растворе и, изменяясь, проходит через экстремум, причем адсорбция максимальна, если Г > 0, и минимальна, если Г < 0.
Определение экстремальной адсорбции представляет значительный интерес. Например, зная величину максимальной адсорбции Гтах, можно определить толщину адсорбционного слоя.
Такие расчеты позволяют определить, в каком виде адсорбируется данный компонент на поверхность раствора.
Однако на практике соотношение между концентрацией вещества в растворе и поверхностным натяжением последнего зачастую находят, не определяя величину адсорбции. Исследуя для жирных кислот связь между поверхностным натяжением и концентрацией вещества, эта связь может быть довольно точно выражена следующим уравнением.
Еще по теме:
свободная поверхностная энергия
различие в поведении смачивающей и несмачивающей
жидкостей
изменение величины поверхностного натяжения
возникновение двойного электрического слоя
поверхностные свойства металлических
расплавов