Главная > Физика > Теоретическая физика. Т. V. Статистическая физика.
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 159. Адсорбция

Под адсорбцией в узком смысле слова понимают те случаи, когда растворяемое вещество концентрируется на поверхности конденсированной фазы (адсорбента), практически не проникая в его объем.

Образующуюся таким образом адсорбционную пленку можно характеризовать поверхностной концентрацией у, определяемой как количество частиц адсорбированного вещества, приходящееся на единицу площади поверхности. При малых давлениях газа, из которого происходит адсорбция, концентрация у должна быть пропорциональна давлению; при больших же давлениях увеличение у замедляется, стремясь к предельному значению, соответствующему образованию мономолекулярной пленки с плотно расположенными молекулами адсорбируемого вещества.

Пусть — химический потенциал адсорбированного вещества. Тем же способом, как это было сделано в § 96 для объемных растворов, можно получить для адсорбции термодинамическое неравенство

вполне аналогичное неравенству (96,7). С другой стороны, согласно (157,1) имеем

и ввиду неравенства (159,1) отсюда следует, что

т. е. поверхностное натяжение убывает с увеличением поверхностной концентрации.

Минимальная работа, которую нддо затратить для образования адсорбционной пленки, равна соотретствующему изменению термодинамического потенциала :

(159,4)

где - поверхностное натяжение на чистой поверхности. Отсюда находим, согласно (91,4), теплоту адсорбции

(159,5)

Адсорбционную пленку можно рассматривать как двумерную термодинамическую систему, которая может быть как изотропной, так и анизотропной, несмотря на изотропию обеих объемных фаз.

Возникает вопрос о возможных типах симметрии пленки.

В конце § 137 уже было указано, что хотя существование двумерной кристаллической решетки со сколь угодно большими размерами невозможно (ввиду размытия ее тепловыми флуктуациями), пленка может все же проявлять твердокристаллические свойства, если она ограничена сравнительно небольшими размерами. То же самое относится и к возможности существования жидкокристаллических пленок (см. конец § 141).

Подобно тому, как это имеет место у трехмерных тел, у двумерных пленок тоже возможно существование различных фаз. Условия равновесия двух фаз пленки требуют равенства, наряду с их температурами и химическими потенциалами, также и их поверхностных натяжений. Последнее условие соответствует условию равенства давлений в случае объемных фаз и выражает собой просто требование компенсации сил, с которыми действуют друг на друга обе фазы.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление