Πώς η εξίσωση ισοθερμικής προσρόφησης Gibbs χρησιμοποιείται σε μια γραφική μέθοδο για τον προσδιορισμό της υπερβολικής επιφάνειας της συγκέντρωσης του AB2;
Γραφικός προσδιορισμός της επιφανειακής υπερβολικής συγκέντρωσης του ΑΒ2 χρησιμοποιώντας ισόθερμο προσρόφησης Gibbs
Η εξίσωση ισοθερμικής προσρόφησης Gibbs σχετίζεται με τη μεταβολή της επιφανειακής τάσης (γ) ενός διαλύματος στη συγκέντρωση της διαλελυμένης ουσίας (στην περίπτωση αυτή, Ab2) και της επιφανειακής συγκέντρωσης (γ) της διαλελυμένης ουσίας στη διεπαφή. Η εξίσωση είναι:
dy =-γRTD (ln (a))
όπου:
* dy είναι η αλλαγή στην επιφανειακή τάση.
* γ είναι η επιφανειακή υπερβολική συγκέντρωση του ΑΒ2.
* r είναι η ιδανική σταθερά αερίου.
* t είναι η απόλυτη θερμοκρασία.
* d (ln (a)) είναι η αλλαγή στον φυσικό λογάριθμο της δραστηριότητας του AB2.
Γραφική μέθοδος:
1. Μετρήστε την επιφανειακή τάση σε διαφορετικές συγκεντρώσεις: Προσδιορίστε πειραματικά την επιφανειακή τάση (γ) των διαλυμάτων του ΑΒ2 σε διάφορες συγκεντρώσεις.
2. Σχεδιάστε τις μετρούμενες τιμές επιφανειακής τάσης (γ) έναντι του φυσικού λογάριθμου της δραστηριότητας του AB2 (LN (A)) σε ένα γράφημα. Αυτό θα αποδώσει μια καμπύλη που αντιπροσωπεύει την επιφανειακή τάση ως συνάρτηση της συγκέντρωσης.
3. Προσδιορίστε την κλίση: Υπολογίστε την κλίση της εφαπτομένης γραμμής στην καμπύλη σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση του AB2. Η κλίση αυτής της εφαπτόμενης γραμμής αντιπροσωπεύει -γRT.
4. Υπολογίστε τη συγκέντρωση περίσσειας επιφάνειας:
* Διαχωρίστε την κλίση της εφαπτομένης γραμμής με -RT για να αποκτήσετε την επιφανειακή υπερβολική συγκέντρωση γ: γ =-SLOPE / (RT)
Σημαντικά σημεία:
* Η δραστηριότητα (α) του ΑΒ2 μπορεί να προσεγγιστεί με τη συγκέντρωσή της (c) εάν το διάλυμα είναι αραιό.
* Η θερμοκρασία (t) πρέπει να είναι σταθερή κατά τη διάρκεια των μετρήσεων.
* Η εξίσωση ισόθερμου προσρόφησης Gibbs ισχύει μόνο για ιδανικές λύσεις.
* Η μέθοδος υποθέτει ότι η επιφανειακή τάση επηρεάζεται μόνο από την παρουσία του ΑΒ2 στη διεπαφή και όχι από άλλους παράγοντες όπως η θερμοκρασία ή η πίεση.
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι μετρήσατε την επιφανειακή τάση ενός διαλύματος AB2 σε διαφορετικές συγκεντρώσεις και αποκτήσατε τα ακόλουθα δεδομένα:
| Συγκέντρωση (mol/L) | Επιφανειακή τάση (mn/m) |
| --- | --- |
| 0,01 | 72.5 |
| 0,02 | 71.8 |
| 0,03 | 71.2 |
| 0,04 | 70.6 |
Μπορείτε να σχεδιάσετε αυτά τα δεδομένα και να καθορίσετε την κλίση της εφαπτομένης γραμμής σε συγκέντρωση 0,02 mol/L. Εάν η κλίση είναι -0,6 mn/m ανά mol/L και η θερμοκρασία είναι 298 Κ, μπορείτε να υπολογίσετε την επιφανειακή υπερβολική συγκέντρωση ως εξής:
Γ =-(-0,6 mn/m ανά mol/l)/(8,314 j/mol · k * 298 k) ≈ 2,4 x 10^-7 mol/m^2
Ως εκ τούτου, η επιφανειακή υπερβολική συγκέντρωση του ΑΒ2 σε συγκέντρωση 0,02 mol/L είναι περίπου 2,4 x 10^-7 mol/m^2.
Αυτή η γραφική μέθοδος σάς επιτρέπει να καθορίζετε οπτικά την επιφανειακή υπερβολική συγκέντρωση του ΑΒ2 σε διαφορετικές συγκεντρώσεις, αναλύοντας τη σχέση μεταξύ της επιφανειακής τάσης και της συγκέντρωσης, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις στη συμπεριφορά της διαλυμένης ουσίας στη διεπαφή.
