Сұйытылған ерітінділердегі адсорбция. Сұйытылған ерітінділерде еріген заттың концентрациясы көлемде ғана аз болып қоймай

Сұ йытылғ ан ерітінділерде еріген заттың концентрациясы кө лемде ғ ана аз болып қ оймай, сонымен бірге беттік қ абатта да ө те аз мө лшерде шоғ ырланады. Сол себептен беттік қ абаттағ ы адсорбцияланғ ан зат молекулаларының ө зара ә рекеттесуін ескермесе де болады. Сондық тан мұ ндай жү йелерге идеал ерітіндінің тендеулерін қ олдана аламыз. Сұ йытылғ ан ерітінді кө леміндегі еріген заттың химиялық потенциалы былай анық талады:

(14)

Ал еріген заттың фазалардың жанасу бетіндегі химиялық потенциалы мынағ ан тең:

(15)

S-индексі параметрдің бетке қ атысты екендігін кө рсетеді. Адсорбция тепе-тең дігі орнағ ан кезде заттың кө лемдегі жә не беттегі химиялық потенциалдары ө зара тең болуы тиіс, яғ ни . Олай болса (14) жә не (15) тең деулерден:

(16)

Бұ дан заттың беттегі концентрациясын табатын болсақ:

(17)

Мұ ндағ ы - адсорбция жұ мысы.

Демек, беттік-активті заттың фазааралық жанасу бетіндегі концентрациясы оның кө лемдегі концентрациясы мен химиялық потенциалдардың айырымына (адсорбция жұ мысына) тура пропорционал.

Гиббс тең деуінен беттік-активтілікті табатын болсақ:

(18)

Олай болса (6) жә не (7) тең деулерді ескере отырып, (18) тең деуді былай жазуғ а болады:

(19)

Мұ ндағ ы - адсорбциялық қ абаттың қ алың дығ ы, оның шамасы қ анық қ ан мономолекулалық қ абаттағ ы БАЗ молекуласының ұ зындығ ына тең.

Демек, заттың тұ рақ ты температурадағ ы беттік-активтілігі тұ рақ ты шама. Оның мә ні заттың кө лемдегі жә не беттегі стандартты химиялық потенциалдарының айырымына (адсорбция жұ мысына) тура пропорционал.

Гомологтық қ атарда заттың кө мірсутек радикалы бір метилен (-СН₂-) тобына ұ зарғ анда, беттік-активтілік 3÷ 3, 5 есеге артып отырады. Бұ л ережені - Дюкло-Траубе ережесі деп атайды.

Мысалы, карбон қ ышқ ылдары қ атарын алатын болсақ, онда бутан қ ышқ ылының беттік-активтілігі пропион қ ышқ ылынікінен 3÷ 3, 5 есеге ү лкен болады, яғ ни

Сол сияқ ты бутиламин мен пропиламиннің беттік активтіктерін салыстыратын болсақ,

Демек, кез келген гомологтық қ атар ү шін Дюкло-Траубе ережесін жалпы тү рде былай жазуғ а болады:

(20)

мұ ндағ ы n - заттың кө мірсутек радикалындағ ы кө міртек атомдарының саны.

(18 жә не 19) тең деулерге сә йкес заттың кө мірсутек радикалының ұ зындығ ы мен стандартты жағ дайдағ ы адсорбция жұ мысы арасында тікелей байланыс бар. Олай болса, кө мірсутек радикалындағ ы кө міртек атомдарының саны мен адсорбция жұ мысы арасындағ ы байланысты былай жазуғ а болады (Е.Д. Щукиннің ұ сынысы бойынша):

(21)

Мұ ндағ ы - беттік-активті зат қ ұ рамындағ ы полярлы функционалдық топтың сумен ә рекеттесу энергиясын сипаттайды; метилен тобының судан бетке шығ у жұ мысына тең. Сонда кө мірсутек радикалы n кө міртек атомдарынан тұ ратын гомологтың беттік-активтілігі, (19) тендеуге сә йкес, мынағ ан тең болады:

(22)

Ал кө мірсутек радикалындағ ы кө міртек атомдары (n+1)-ге тең сол гомологтық қ атардың мү шесі ү шін:

(23)

(23)-дің (22)-ге қ атынасы, Дюкле-Траубе ережесіне сә йкес,

Бұ дан Т = 293 К температурадағ ы (СН₂) шамасын есептейтін болсақ:

(24)

Демек, метилен тобын ерітінді кө лемінен бетке шығ ару ү шін атқ арылатын жұ мыстың шамасы, жуық шамамен, 3 кДж/моль-ге тең.