Под адсорбцией в узком смысле слова понимают те случаи, когда растворяемое вещество концентрируется на поверхности конденсированной фазы (адсорбентаI), практически не про- никая в его объем. Образующуюся таким образом адсорбцион- ную пленку можно характеризовать поверхностной концентра- цией 7, определяемой как количество частиц адсорбированного вещества, приходящееся на единицу площади поверхности. При малых давлениях газа, из которого происходит адсорбция, кон- центрация 7 должна быть пропорциональна давлению2); при больших же давлениях увеличение 7 замедляется, стремясь к предельному значению, соответствующему образованию моно- молекулярной пленки с плотно расположенными молекулами адсорбируемого вещества. Пусть // — химический потенциал адсорбированного веще- ства. Тем же способом, как это было сделано в § 96 для объемных растворов, можно получить для адсорбции термодинамическое неравенство (^) >0, A59.1) вполне аналогичное неравенству (96.7). С другой стороны, со- гласно A57.1) имеем Для определенности мы имеем в виду адсорбцию из газообразной фазы. ) Это правило, однако, практически не выполняется для адсорбции на поверхности твердого тела ввиду того, что эта поверхность фактически не бывает достаточно однородной. § 159 АДСОРБЦИЯ 603 и ввиду неравенства A59.1) отсюда следует, что )r<o, №3) т. е. поверхностное натяжение убывает с увеличением поверх- ностный концентрации. Минимальная работа, которую надо затратить для образо- вания адсорбционной пленки, равна соответствующему измене- нию термодинамического потенциала О: Rmm=*(a-a0). A59.4) где «о — поверхностное натяжение на чистой поверхности. От- сюда находим, согласно (91.4), теплоту адсорбции a-^)p (Ш.5) Адсорбционную пленку можно рассматривать как двумер- ную термодинамическую систему, которая может быть как изо- тропной, так и анизотропной, несмотря на изотропию обеих объемных фаз1) . Возникает вопрос о возможных типах симме- трии пленки. В конце § 137 уже было указано, что хотя существование двумерной кристаллической решетки со сколь угодно большими размерами невозможно (ввиду размытия ее тепловыми флуктуа- циями), пленка может все же проявлять твердокристаллические свойства, если она ограничена сравнительно небольшими разме- рами. Но и размытая структура остается, как было отмечено в конце § 138, анизотропной. Типы симметрии таких анизотроп- ных пленок должны классифицироваться по точечным группам. При этом повороты вокруг осей и отражения в плоскостях долж- ны, разумеется, совмещать плоскость пленки саму с собой и оставлять к тому же неизменным взаимное расположение двух фаз, на границе которых находится пленка. Последнее означа- ет, что невозможна плоскость симметрии, совпадающая с плос- костью пленки. Таким образом, пленка может обладать только перпендикулярной к ее плоскости осью симметрии и проходя- щими через эту ось плоскостями симметрии. Другими словами, возможные типы симметрии пленки исчерпываются точечными группами Сп и Cnv. г) Мы имеем здесь в виду адсорбцию на поверхности жидкости: адсорбция на твердой поверхности в данном аспекте не представляет интереса ввиду отмеченной выше фактической ее неоднородности. Отметим, что в принципе возможна также анизотропия поверхности раз- дела между двумя изотропными фазами (жидкость и пар) одного и того же чистого вещества. 604 ПОВЕРХНОСТИ ГЛ. XV Подобно тому, как это имеет место у трехмерных тел, у дву- мерных пленок тоже возможно существование различных фаз. Условия равновесия двух фаз пленки требуют равенства, наря- ду 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 действу- ют друг на друга обе фазы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Адсорбция» з дисципліни «Теоретична фізика у 10 томах»
Для определенности мы имеем в виду адсорбцию из газообразной фазы. 