МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів
Контакти
Тлумачний словник Авто Автоматизація Архітектура Астрономія Аудит Біологія Будівництво Бухгалтерія Винахідництво Виробництво Військова справа Генетика Географія Геологія Господарство Держава Дім Екологія Економетрика Економіка Електроніка Журналістика та ЗМІ Зв'язок Іноземні мови Інформатика Історія Комп'ютери Креслення Кулінарія Культура Лексикологія Література Логіка Маркетинг Математика Машинобудування Медицина Менеджмент Метали і Зварювання Механіка Мистецтво Музика Населення Освіта Охорона безпеки життя Охорона Праці Педагогіка Політика Право Програмування Промисловість Психологія Радіо Регилия Соціологія Спорт Стандартизація Технології Торгівля Туризм Фізика Фізіологія Філософія Фінанси Хімія Юриспунденкция |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ПОВЕРХНЕВІ ЯВИЩА. АДСОРБЦІЯПоверхнева енергія рідини на межі з даним середовищем кількісно характеризується питомою поверхневою енергією або поверхневим натягом :
де А – робота, що витрачається на утворення 1 м2 нової поверхні, або сила (Н/м), що діє на одиницю довжини поверхні () і прагне гранично скоротити поверхню рідини. Зважаючи на те, що , то поверхневий натяг – це питомий ізобарно-ізотермічний потенціал:, де – приріст площі. Поверхневий натяг рідини знаходиться в оберненій залежності від температури і тиску пари над нею. З підвищенням температури поверхневий натяг зменшується, тому що середня відстань між молекулами збільшується. В результаті цього послаблюються сили, що діють між молекулами, а це приводить до зниження поверхневого натягу. Залежність поверхневого натягу від абсолютної температури має вигляд:
де – коефіцієнт пропорціональності; – виправлення (60); і – критична температура і температура досліду відповідно; – поверхневий натяг при початковій температурі;– поверхневий натяг при температурі досліду. З підвищенням температури поверхневий натяг більшості металів також лінійно знижується у відповідності з рівнянням:
Поверхневий натяг розчинів пов'язаний з його концентрацією рівнянням Шишковського:
де – поверхневий натяг розчинника; – концентрація розчину;і – константи. Розчинені речовини змінюють поверхневий натяг. Речовини, що значно знижують поверхневий натяг називаються поверхнево-активними. Зміна поверхневого натягу розчину є наслідком процесу адсорбції. Адсорбція на межі розчин – газ кількісно характеризується надлишком речовини (кмоль/м2) в поверхневому шарі у порівнянні з її концентрацією в об’ємі розчину. Як правило, речовини, що мають менший поверхневий у порівнянні з розчинником, знижують поверхневий натяг на границі фаз, а ті, що мають більший – підвищують. Зв'язок між адсорбцією і зміною поверхневого натягу встановлюється рівнянням Гіббса для адсорбції:
де – концентрація розчину, кмоль/м3; – універсальна газова стала, Дж/(кмоль.К);– абсолютна температура; – зміна поверхневого натягу з концентрацією при незмінній поверхні, м2.Н/кмоль. Для наближених розрахунків можна замінити, тоді
При адсорбції на межі поділу тверде тіло – рідина через неможливість дослідного визначення поверхневого натягу кількість адсорбованої речовини розраховують за зміною концентрації розчину. Залежність кількості речовини, адсорбованої 1 г адсорбенту, від рівноважної концентрації при постійній температурі виражається емпіричним рівнянням Фрейндліха:
де – кількість адсорбованої речовини, г; – кількість адсорбенту, г; – концентрація розчину при досягненні рівноваги; і – сталі, що визначаються дослідним шляхом. Стала залежить від природи адсорбованої речовини і кількості адсорбенту. Її чисельне значення звичайно коливається від часток одиниці до декількох одиниць. Величина більша за одиницю. Вона дуже чутлива до зміни температури, проте мало залежить від природи адсорбату і адсорбенту. Стала для багатьох адсорбентів і адсорбованих речовин коливається в межах від 0,1 до 0,5. Сталі і можна визначити графічно. Логарифмуючи, отримаємо рівняння прямої: . Визначивши (тобто ) при двох концентраціях і побудувавши графік в логарифмічних координатах, визначають і : = ОА; = . Рисунок 5.1 – Ізотерма адсорбції в логарифмічних координатах Якщо на поверхні твердого тіла при постійній температурі адсорбується газ, то залежність між величиною адсорбції і тиском газу виражається рівнянням Ленгмюра:
де – адсорбція, тобто кількість газу адсорбованого 1 г адсорбенту або 1 см2 його поверхні; – тиск газу в стані рівноваги; і – сталі, що залежать від природи адсорбенту і адсорбованої речовини (– адсорбція насичення). Рівняння (5.8) називається рівнянням ізотерми адсорбції. Якщо твердим тілом адсорбується речовина, що знаходиться в розчині, то залежність між адсорбцією і концентрацією адсорбованої речовини виражається рівнянням:
де - концентрація адсорбованої речовини в розчині в стані рівноваги. Величина в рівнянні, на відміну від рівняння, характеризує надлишок речовини у поверхні поділу. Рівняння (5.8) або (5.9) можуть бути перетворені наступним чином:
З рівняння видно, що є лінійною функцією тиску. Цим можна скористатись для графічного визначення сталих і , якщо дослідним шляхом отримано декілька значень адсорбції при різних тисках. Приклад 40. Відомі константи рівняння Шишковського для водного розчину валеріанової кислоти при 273 К: = 14,72.10-3, = 10,4. При якій концентрації поверхневий натяг розчину буде становити 52,1.10-3 Н/м, якщо поверхневий натяг води при 273 К = 75,49.10-3 Н/м? Розв’язок. Користуючись рівнянням( 5.2) запишемо: (75,49 – 52,1) . 10-3 = 2,303 . 14,72 . 10-3. lg (1 + 10,4С); ; ; С = 0,375 кмоль/м3. Приклад 41. Знайти поверхневу активність масляної кислоти на межі водного розчину з повітрям при 283 К і концентрації = 0,15 кмоль/м3, використовуючи експериментальні дані залежності поверхневого натягу від концентрації.
Визначити адсорбцію масляної кислоти на поверхні розчин – повітря. Розв’язок. Поверхневу активність можна визначити графічним методом. Побудуємо графік залежності від . До отриманої кривої проводимо дотичну в точці заданої концентрації 0,15 кмоль/м3. Поверхнева активність буде дорівнювати тангенсу кута нахилу цієї дотичної до осі абсцис:.
Рисунок 5.2 – Залежність поверхневого натягу від концентрації Адсорбцію знаходимо за рівнянням Гіббса: .
Рекомендована література 1. Жуховицкий А. А. Физическая химия: учеб. [для вузов] /А. А. Жуховицкий, Л.А. Шварцман. – М.: Металлургия, 1987. - 688 с. 2. Лебідь В.І. Фізична хімія [підручник для вищих учбових закладів] /В.І. Лебідь – Харків «Фаліо», 2005. – 478 с. 3. Стромберг А.Г. Физическая химия: учеб. [для вузов] /А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. – М.: Высшая школа, 1988. – 496 с. 4. Мчедлов – Петросян М.О. Основи колоїдної хімії: фізико – хімія поверхневих явищ і дисперсних систем: підручник / М.О. Мчедлов – Петросян, В.І. Лебідь, О. М. Глазкова та ін. – Х.: ХНУ ім.. В.Н. Карабіна, 2004. – 300 с. 5. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии / С.С. Воюцкий. – М.: Химия, 1975. – 512 с. 6. Кабачный В.И. Руководство к лабораторным работам по физической и коллоидной химии [учебное издание] / Кабачный В.И., Колесник В.П., Грицан Л.Д. и др. – Х.: НФАУ, 2001. – 192 с. 7. Фізична хімія (Частина I): Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів інженерно-фізичного факультету. - Київ: Вид-тво КПІ, 2009. - 38 с. 8. Фізична хімія (Частина II): Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів інженерно-фізичного факультету. - Київ: Вид-тво КПІ, 2009. - 47 с. 9. Методические указания по курсу физической химии для студентов инженерно-физического факультета дневной и вечерней форм обучения. - Киев: Изд-во КПИ, 1986. - 54 с. 10. Равдель А.А. Краткий справочник физико-химических величин / А. А. Равдель, А.М. Пономарева. – Л.: Химия, 1983, 1991 – 232 с. Читайте також:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|