吉布斯吸附公式的原理

吉布斯吸附公式的原理

一、定义
吉布斯函数(Gibbs function)，系统的热力学函数之一。又称热力势、自由焓、吉布斯自由能等。符号G，定义为：G＝H－TS 式中H、T、S分别为系统的焓、热力学温度(开尔文温度K)和熵。吉布斯函数是系统的广延性质，具有能量的量纲。由于H，S，T都是状态函数，因而G也必然是一个状态函数。
1、概述
如果一个封闭系统经历一个等温定压过程，则有：ΔG≤W′（2）式中ΔG为此过程系统的吉布斯函数的变化值，W′为该过程中的非体积功，不等号表示该过程为不可逆过程，等号表示该过程为可逆过程。式(2)表明，在等温定压过程中，一个封闭系统吉布斯函数的减少值等于该系统在此过程中所能做的最大非体积功。如果一个封闭系统经历一个等温定压且无非体积功的过程，则根据式（2）可得：ΔG≤0（3）式(3)表明，在封闭系统中，等温定压且不作非体积功的过程总是自动地向着系统的吉布斯函数减小的方向进行，直到系统的吉布斯函数达到一个最小值为止。因此，在上述条件下，系统吉布斯函数的变化可以作为过程方向和限度的判断依据，尤其是在相平衡及化学平衡的热力学研究中，吉布斯函数是一个极其有用的热力学函数。
2、作为判据应用
化学反应自发性判断考虑ΔH和ΔS两个因素的影响，可分为以下四种情况 　。　1)ΔH<0,ΔS>0;ΔG<0正向自发 2)ΔH>0,ΔS<0;ΔG>0正向非自发 　
3)ΔH>0,ΔS>0;升温至某温度时，ΔG由正值变为负值，高温有利于正向自发 　。　4)ΔH<0,ΔS<0;降温至某温度时，ΔG由正值变为负值，低温有利于正向自发。

定温下，本体溶液浓度c、表面张力s和吸附量G间的定量关系式 G为溶质在单位面积表面层的吸附量，单位：mol??m-2。定义为：单位面积表面层含溶质物质的量与同量溶剂在溶液本体含溶质物质的量的差值，称溶质的表面吸附量或表面过剩(surface excess) ——定温，ds/dc<0，G>0，正吸附；ds/dc>0时，G<0，负吸附；ds/dc=0，G=0，无吸附作用