
【机】 Gibbs adsorption isotherm
auspicious; dexter; lucky; propitious
【计】 giga
cloth; fabric
【建】 cloth
this
【化】 geepound
adsorb; adsorption; sorb
【化】 adsorb; adsorption
【医】 adsorption
class; grade; rank; wait; when
【机】 iso-
lukewarm; review; temperature; warm; warm up
【医】 Calef.; therm-; thermo-
ceremony; formula; model; pattern; ritual; style; type
【化】 expression
【医】 F.; feature; formula; Ty.; type
吉布斯吸附等温式(Gibbs Adsorption Isotherm)是描述溶液表面吸附现象的核心热力学方程,由美国物理化学家约西亚·威拉德·吉布斯(Josiah Willard Gibbs)于1878年提出。该公式建立了溶液表面吸附量(表面过剩浓度)与溶质浓度、表面张力变化之间的定量关系。
在恒定温度下,吉布斯吸附等温式表达为: $$ Gamma = -frac{1}{RT} left( frac{partial gamma}{partial ln c} right)_T $$ 其中:
负相关性
公式中的负号表明:若溶质浓度增加导致表面张力降低($frac{partial gamma}{partial c} < 0$),则 $Gamma > 0$,即溶质在表面发生正吸附(如表面活性剂)。反之,若浓度增加导致表面张力升高,则发生负吸附(如无机盐)。
浓度梯度驱动
吸附量 $Gamma$ 的大小取决于表面张力随浓度的变化率 $frac{partial gamma}{partial ln c}$。变化率越大,吸附能力越强。
温度依赖性
公式隐含温度的影响:温度升高通常减弱吸附强度,因分子热运动加剧不利于表面富集。
IUPAC《物理化学术语》
明确定义表面过剩量及吉布斯公式适用条件(Section 3.6.2).
来源:International Union of Pure and Applied Chemistry (2020). Compendium of Chemical Terminology (Gold Book).
Adamson《表面物理化学》
推导吉布斯公式的热力学基础及实验验证方法(Chapter 2).
来源:Adamson, A.W. & Gast, A.P. (1997). Physical Chemistry of Surfaces, 6th ed. Wiley.
Butt《胶体与界面科学》
讨论非理想体系中的吉布斯公式修正形式(Section 4.2.3).
来源:Butt, H.J. et al. (2006). Physics and Chemistry of Interfaces, 2nd ed. Wiley-VCH.
《朗格缪尔》期刊综述
现代应用案例:界面吸附动力学与吉布斯模型的扩展 .
来源:Langmuir, ACS Publications (2023). Annual Review of Interfacial Phenomena.
吉布斯吸附等温式是描述溶液表面吸附现象的重要公式,其核心内容可总结如下:
吉布斯吸附等温式的数学形式为: $$ Γ = -frac{c}{RT} left( frac{dγ}{dc} right)_T $$ 其中:
该公式表明,表面过剩量Γ与表面张力随浓度的变化率(dγ/dc)相关:
表面活性物质指能显著降低溶液表面张力(即 ( frac{dγ}{dc} < 0 ))的物质。这类物质通常具有两亲性结构(如亲水基和疏水基),容易富集于界面,例如脂肪酸、磷脂等。
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