Tushunchalari. Qattiq jism

Suyuqlik-gaz satxlar chegarasida bo’ladigan adsorbtsiya

Termodinamikaning ikkinchi qonuniga muvofiq istagan sistema xar doim o’z- o’zidan Gibbsning erkin energiyasini minimumga kamaytirishga intiladi:
G    S
SHunday ekan, u satxni Gibbs energiyasini minimumga kamaytirishga intiladi ( G_S  G_min ).
Sirt taranglik modda tabiatiga bog’liq. Sistema xar doim o’zining sirt tarangligini va yuzasini minimum bo’lishiga intiladi ( S  S_min ). Shar shaklidagi satx eng kichik bo’lgani uchun suyuqlik tomchi xolida tomadi.
Agar sistema ikkitadan ortiq komponentdan tashkil topgan bo’lsa, satxni kamaytirish bilan birga, qayta taqsimlanib, Gibbs satx energiyasini xam kamaytirishga intiladi. Nazariy jixatdan olganda erigan moddaning satx
qatlamida va xajmda
taqsimlanishining uchta xolatini kuzatish mumkin:

1. 
   erigan modda kontsentratsiyasi satx qatlamida ( C_C ), xajmdagiga ( C_V ) nisbatan katta bo’lishi;
   

erigan modda kontsentratsiyasi satxda xajmdagiga suyuqlik- nisbatan kam bo’lishi;
gaz sistеmasida molеkulalararo kuchlarning hajmdagi va sathdagi molеkulalarga ta'siri

2. 
   erigan modda kontsentratsiyasi satxda va xajmda bir xil bo’ladi.
   

Sirt faol moddalar (SFM) satx qatlamida to’planaoladilar ( C_C  C_V ); natijada
sistema satxi Gibbs energiya zonasini kamaytiradi. Sirt noaktiv moddalar xajm fazasida jamlanadilar ( C_C  C_V ), chunki bunda xam satxi Gibbs energiyasi pasayadi.
Erituvchi sirt tarangligiga ta’sir qilmaydigan moddalarning satx qatlamidagi va

faza xajmi(ichi)dagi kontsentratsiyalari bir xil ( C_C
taqsimlanishi sirt taranglikka ta’sir ko’rsatmaydi.
 C_V ) bo’ladi. Chunki moddaning

Erigan modda kontsentratsiyasini fazalar chegarasida o’z-o’zidan o’zgarishi adsorbtsiya deyiladi.
Adsorbtsiya ( Г ) mol/sm² yoki mol/m² bilan o’lchanadi va ushbu tenglama bilan ifodalanadi:
_{Г } C_O  C_V V_S
S
V_S - satx qatlami xajmi; Agar Г  O bo’lsa, adsorbtsiya ijobiy (musbat),

C_C  C_V
bo’ladi. Sirt noaktiv modda esa
Г  O , adsorbtsiya manfiy, chunki
C_C  C_V ;

sirt taranglikka ta’sir etmaydigan moddalarda
Г  O , chunki C_C
 C_V
bo’ladi.

Qandaydir X modda adsorbtsiyalangan bo’lsa, bu jarayon qaytar bo’lib, adsorbtsion muvozanat vujudga kelganda, adsorbtsiya tezligi, teskari - desorbtsiya jarayoni tezligiga tenglashadi:
_
Adsorbtsiyaning erigan moddaning muvozanatdagi kontsentratsiyasiga bog’liqligi (berilgan doimiy temperaturada) adsorbtsiya izotermasi deyiladi.
Suyuqlik-gaz chegarasidagi adsorbtsiyani bevosita o’lchab bo’lmaydi; uni Gibbs tenglamasi orqali xisoblashadi:
Г   ^d  ^C
dC RT
(bu termodinamikaning ikkinchi qonuni asosida yozilgan).
Bu erda Г - adsorbtsiyalangan modda miqdori, mol/m²; С - erigan modda molyar

kontsentratsiyasi, mol/dm³; R - gaz doimiyligi, 8.32 J/(molK);
_ d
dC
- sirt aktivlik.

SHunday qilib, adsorbtsiyani topish uchun sirt aktivlikni bilish kerak (berilgan kontsentratsiya va temperaturada).
Gibbs tenglamasi turli usullarda tekshirib ko’rilgan va tajriba xamda xisoblash

natijalari yaqin chiqqan. Rasmda adsorbtsiya izoter-masi keltirilgan. Kichik kontsentratsiyalarda adsorb- tsiya kontsentratsiyaga propor- tsional tarzda ortadi va to’g’ri chiziq ko’rinishida
lg Г
lg K
adsorbtsiya^{lg C}

bo’ladi (1-qism), kontsentratsiya ortishi bilan adsorbtsiya sekinlashadi, izotermaning bu qismi (2) parabola ko’rinishida; yuqori kontsentratsiyada adsorbtsiya to’yingan xolatga o’tadi (G_), bunda (3-qism) kontsentratsiya ortishi adsorbtsiyaga ta’sir ko’rsatmaydi.
Adsorbtsiya nafaqat kontsentratsiyaga, balki modda tabiatiga va temperaturaga bog’liq.

Tajribada topilgan adsorbtsiya izotermasini topish uchun 20 dan ortiq tenglamalar taklif etilgan. Ulardan eng ko’p qo’llaniladigani Freydlix va Lengmyur tenglamalaridir.