表面过剩现象产生原因及其相关练习题

文摘   2024-11-12 08:57   山西  


1. 表面过剩现象
表面过剩通常指的是在表面相中,所含溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所含溶质物质的量的差值。这个差值反映了溶质在表面相的富集或贫化现象。表面过剩现象也称为表面吸附。

2. 表面过剩现象产生原因
在一定温度和压力下,系统的自由能总是趋向于最小,以使系统处于更为稳定的状态。

对纯液体系统,在一定温度下,其表面张力为一定值,所以降低其表面自由能的唯一途径就是尽可能地缩小其表面积。

对固体系统,其表面积不易改变,常常是通过吸附气体(或液体)来降低其表面自由能。

对于溶液系统,降低表面自由能的方法除了尽可能地缩小表面积外,还可调节不同组分在表面相中的分布,以便使得表面张力减少到最低,从而减少表面能。
若加入的溶质能降低表面张力,则溶质要自发富集在表面相中;当溶质使表面张力升高时,则它在表面相中的浓度比在本体溶液的浓度要低。

3. Gibbs吸附公式

它的物理意义是:在单位面积的表面层中,所含溶质的物质的量与具有相同数量溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差值。

正吸附:dg/dc<0,增加溶质的浓度使表面张力下降,G2为正值,是正吸附。表面层中溶质浓度大于本体浓度。水中加入表面活性物质属于这种情况。

负吸附dg/dc2>0,增加溶质的浓度使表面张力升高,G2为负值,是负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。水中加入非表面活性物质属于这种情况。



4. 相关练习题 (答案在文末)

 (1)根据吉布斯吸附等温式,若G  >0dγ/dc              0; Г <0dγ/dc             0


(2)当在水中加入表面活性剂形成溶液后,表面活性剂溶质在溶液表面层的浓度相比于溶液            这种表面层与溶液本体之间的溶质浓度差别被称为            

(3)将少量硫酸滴入水中,所产生的结果是(      ) 
    A. dγ/dc 0正吸附             B. dγ/dc 0负吸附
    C. dγ/dc 0正吸附             D. dγ/dc 0负吸附



练习题答案:
(1)<     >   
(2)大     表面过剩    
(3)D
-作者介绍-
2020年博士毕业,现就职于一所地方高校,主讲《物理化学》课程。
专注→低成本功能材料开发,包括碳材料,疏水/亲水材料,纤维素提取利用,聚氨酯材料的开发与应用,欢迎合作,资助,交流。
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