
【机】 Gibbs adsorption equation
auspicious; dexter; lucky; propitious
【计】 giga
cloth; fabric
【建】 cloth
this
【化】 geepound
adsorb; adsorption; sorb
【化】 adsorb; adsorption
【医】 adsorption
equation
【化】 equation
【医】 equation
吉布斯吸附方程式(Gibbs Adsorption Equation)是表面化学领域的核心理论模型,用于定量描述溶液中溶质在界面处的吸附现象。该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,其数学表达式为:
$$ Gamma = -frac{1}{RT} left( frac{partial gamma}{partial ln c} right)_T $$
其中:
物理意义
方程表明,当溶质在界面处的吸附导致表面张力降低时(即∂γ/∂c为负值),Γ为正值,说明溶质在界面富集。例如,表面活性剂分子在水-气界面的定向排列可通过此方程量化。
实验验证
通过测量不同浓度下的表面张力变化(如滴体积法或Wilhelmy板法),可计算Γ值并分析吸附层结构。例如,十二烷基硫酸钠(SDS)的临界胶束浓度(CMC)测定即基于此原理。
跨学科应用
该方程被拓展至纳米材料合成(控制颗粒表面修饰)、生物膜研究(磷脂单分子层吸附)及工业催化(催化剂表面活性位点分析)等领域。
吉布斯吸附方程式是描述溶液中溶质在界面(如气-液或液-液界面)吸附行为的核心热力学公式,其数学表达式为:
$$ Gamma = -frac{c}{RT} left( frac{partial sigma}{partial c} right)_T $$
其中:
吸附方向判断:
方程推导基础:
该方程由吉布斯通过热力学相平衡理论推导得出,结合了化学势与表面张力的关系,适用于多相界面吸附平衡的定量分析。
实际应用:
若某表面活性剂的溶液浓度增加时,表面张力显著降低($frac{partial sigma}{partial c} < 0$),则Γ为正值,表明表面活性剂分子在界面大量聚集,形成单分子层吸附结构,这是典型的正吸附现象。
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