理论教育 溶液界面吸附层状态方程探析

溶液界面吸附层状态方程探析

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据式,上式又可改写为这就是溶液界面层吸附状态方程。这说明稀溶液中溶质在界面层的运动状态和理想气体类似,不同之处仅在于理想气体分子运动于三维空间,而界面层分子运动于二维平面。和三维流体一样,可通过半经验半理论的方法或者统计力学的方法推导出二维流体的状态方程。如考虑界面层分子的吸引和排斥作用,则吸附层状态方程为式可称为二维范德瓦耳斯状态方程。一旦建立了界面层吸附状态方程,就可得到相应的吸附等温式。

溶液界面吸附层状态方程探析

根据式(9-2)的定义并结合式(9-44)可知,对于非常稀的溶液,界面压与溶液浓度成正比,即

如略去吸附量的上下标,则式(9-55)变为

式中,Γ是单位界面上吸附的溶质的摩尔量。根据式(9-16),上式又可改写为

这就是溶液界面层吸附状态方程。该式与理想气体状态方程pV=RT极为相似,只是用界面压π代替了气体的压力p,用摩尔界面面积Asm代替了气体的摩尔体积V。这说明稀溶液中溶质在界面层的运动状态和理想气体类似,不同之处仅在于理想气体分子运动于三维空间,而界面层分子运动于二维平面。因此式(9-57)又称为二维理想气体状态方程。

和三维流体一样,可通过半经验半理论的方法或者统计力学的方法推导出二维流体的状态方程(界面吸附层状态方程)。如考虑界面层分子的吸引和排斥作用,则吸附层状态方程为

式(9-58)可称为二维范德瓦耳斯状态方程。

一旦建立了界面层吸附状态方程,就可得到相应的吸附等温式。(www.daowen.com)

[例9.4]将某种蛋白质在20℃下溶于水,使界面张力下降2.8×10-2mN·m-1,已知界面上的蛋白质单分子膜含蛋白质7.5×10-6g·m-2。试求该蛋白质的相对分子质量。

解:因蛋白质分子膜很薄,可近似为理想气体膜。采用式(9-57)进行计算。摩尔吸附面积为

式中,As为相界面面积,m为实际吸附量,M为蛋白质的摩尔质量,则有

即该蛋白质的相对分子质量为653。

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