Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса

Для любой гетерогенной системы, объединённое уравнение I и II начала термодинамики можно представить в виде:

,

где - энергия Гиббса, S – энтропия, Т – температура, V – объём, р – давление, σ – поверхностное натяжение, S – площадь поверхности, - химический потенциал компонента ; – число молей компеонента i; – электрический потенциал; – количество электричества.

Уравнение выражает приращение энергии Гиббса системы через алгебраическую сумму приращений других видов энергии. Из этого уравнения видно, что возможны следующие превращения поверхностной энергии: а) в энергию Гиббса, б) в теплоту, в) в химическую энергию, г) в механическую энергию, д) в электрическую энергию.

Превращение поверхностной энергии отвечает определённым поверхностным явлениям: изменение реакционной способности с изменением дисперсности; адгезия и смачивание; капиллярность адсорбция; электрическая способность.

В результате адсорбции происходит перераспределение компонентов между объёмными фазами и поверхностным слоем, что влечёт за собой изменение их химических потенциалов в системе, поэтому этот процесс можно рассматривать как превращение поверхностной энергии в химическую.

При адсорбционных процессах снижение свободной поверхностной энергии связано с изменением внутренней энергии . Таким образом, объединённое уравнение I и II начала термодинамики для внутренней энергии поверхности с учётом поверхностей и их химической энергии имеет вид:

т.к. внутренняя энергия поверхности пропорциональна , то:

при дифференцировании этого уравнения получаем:

=>

при Т = const: = 0 – уравнение Гиббса для межфазовой поверхности