1. Гадаргуугийн үзэгдлийн
физик хими
Гадаргуугийн үзэгдлийн мөн чанар,
гадаргуугийн таталцалын тухай
Адсорбци, адсорбцийн процессын
физик химиийн механизм

2. Гадаргуугийн үзэгдлийн мөн чанар,
гадаргуугийн таталцалын тухай
хий
шингэн M
M’

4. δ’+δ”=δ
∆G=∆G1+∆G2+σ12 ⋅S
∆G=∆G1’+∆G2’+∆GÃÀÄ=
=∆G1’+∆G2’+∆GV+σ12⋅S

5. A
σ=
S
Хэрэвээ S = 1 см2 бол σ= F болно
A F
σ= =
S S
н/ , эрг/
см 2
см 2

6. dS Дюпре dh
l
P

7. dA = pdh
dF = σ ⋅ dS = dA = pdh

8. dS = l ⋅ dh ⋅ 2
pdh pdh p
σ= = =
dS l ⋅ dh ⋅ 2 2l

9. Антоновын дүрэм
<<Хязгаартай уусдаг шингэнүүдийн гадаргуугийн
таталцал нь уул шингэнүүдийн гадаргуугийн таталцалын
ялгаатай тэнцүү байдаг>>
Өөрөөр хэлбэл: <<Бие биедээ хязгаартай уусаж
ханасан уусмал үүсгэсэн хоёр шингэн бодисын нийлсэн
гадаргуугийн зааг дээрх гадаргуугийн таталцал (σAB) нь
тэдгээр шингэн тус бүрийн, агаартай буюу өөрийн ууртай
тэнцвэрийн нөхцөлд оршиж байх үеийн гадаргуугийн
таталцалын ялгавартай тэнцүү байна>>
σАВ=σА-σВ (σА>σВ)

10.  a 
 p + 2 (V − b) = RT
 V 
( p + k ) (V − b) = RT

11. F =σ⋅S
S
dF=σ⋅dS
 ∂F   ∂F 
σ =  H = F −T 
 ∂S  P ,T  ∂T  P
 ∂H   ∂F  ∂  ∂F   ∂σ 
  =  −T   = σ −T 
 ∂S  P ,T  ∂S  P ,T ∂S  ∂T  P ,T  ∂T  P ,T

12.  ∂σ 
ξ = σ −T 
 ∂T  P ,T
∂σ ∂σ
2
=γ =0
∂T ∂T 2

13. Капиляр даралт, муруй гадаргуу
dF = − P1dV1 − P2 dV2 + σ 12 ⋅ dS
dV=dV1=dV2
( P1 − P2 )dV = σ 12 ⋅ dS
V= 4
3 πr 3
S = 4πr 2

14. dS=8πrdr dV=4πr2dr
dS 8πrdr 2
= =
dV 4πr dr r
2
2
( P1 − P2 ) = σ 12
r
1 1
Pσ = ∆P = σ 12  − 
r r 
 1 2

15. Pσ = ∆P = P − P2
1
Уурын фаз дахь усны туслын даралтын ялгаа буюу
капилярын даралтыг олбол r=10-5см,
Pσ = ∆P = P − P2 =73⋅2⋅10-5 дин/см2=15атм болно.
1
1 11 1 
=  − =C
r 2  r1 r2 
 
Тэгш гадаргуугийн хувьд Pσ = 0 (r=∞)байдаг.

16. r0

18. r0
r=−
cos θ
2σ 12 2σ 12
Pσ = = cosθ
r r0
Pσ = h(d1 − d 2 ) g

19. 2σ 12
h=
r0 (d1 − d 2 ) g
Жюрений томъёо
P( r )
Mg
ln = h
P0 RT
барометрийн томъёо

20. P( r ) M 2σ 12
ln = ⋅
P0 RT (d1 − d 2 ) r
M
≈ Vш
(d1 − d 2 )
 2σ 12Vш 
P( r ) = P0 exp 
 rRT 
Томсон (Кельвин)-ий хууль буюу томъёо

21. Гадаргуугийн таталцлыг хэмжих аргууд
А. Капиляр хөөрөлтийн арга.
Б. Их даралтын доор хийн бөмбөлөг үүсгэх арга.
В. Дусал тоолох арга.

22. Норголтын үзэгдэл,
сонгомол норголтын тухай
2
σ12 σ12
σ32 σ13 1 σ32 1
σ13
3

23. Норголтын үзэгдэл гэдэг нь харилцан үл уусах шинж
чанартай хос 3 фазаас тогтсон системийн дотор байгаа
фазуудын нийлсэн зааг дээрх гадаргуугийн
таталцалуудийн хамаарлаар илэрхийлэгдэнэ.
•Хатуу биет ба хийн хооронд σ32 гэсэн
гадаргуугийн таталцалтай.
•Шингэн ба хий нь хооронд σ1 2 гэсэн
гадаргуугийн таталцалтай
•Шингэн ба хатуу биетийн хооронд σ1 3 гэсэн
гадаргуугийн таталцалтай

24. θ< 90 норгоно.
0
θ> 900 норгохгүй.
cosθ=B
σ 32 = σ 13 + σ 12 ⋅ cosθ
σ 31 − σ 23
cosθ =
σ 21

25. σ32 < σ1 3 үед cos θ> 0 θ> 900 ийм
тохиолдолд шингэн бодис хатуу
биетийн гадаргууг норгохгүй.
σ32 > σ1 3 үед cos θ< 0 θ< 900 ийм
тохиолдолд шингэн бодис хатуу
биетийн гадаргууг норгоно.
σ32 ≈σ1 3 үед cos θ≈0 θ≈900 ийм
тохиолдолд шингэн тухайн хатуу
биетийн гадаргууг нимгэн үеэр бүрхэж
урсана.

26. Hó Hó
Â= >1 Â= <1
Há Há

27. Адгез ба когезийн ажил
1
2 σ13
3

28. ∆σ = σ 12 + σ 32 − σ 13
Wa = σ 12 + σ 32 − σ 13
σ 12 ⋅ cosθ = σ 32 − σ 13
Wa = σ 12 + σ 12 ⋅ cos θ
Wa = σ 12 (1 + cosθ )

29. шингэн
ХИЙ

30. Wê = 2σ 12
1 . Wa< 1 /2Wk уг шингэн хатуу биетийн гадаргууг норгохгүй.
2. Wa> 1 / 2Wk уг шингэн хатуу биетийн гадаргууг норгоно.
3. Wa> Wk үед бүрэн норголт явагдаж байна гэсэн үг.
W у= Wa-Wk
энэ хоёрын ялгааг урсалтын коэффициент гэж нэрлэдэг.
Wó = σ 32 − σ 13 − σ 12

31. Адсорбцийн процессийн
физик химийн механизм
Адсорбци гэдэг бол гадаргуугийн үзэгдэл, сорбцийн процессийн нэг төрөл
юм. Хоёр фазын нийлсэн гадаргуугийн давхарга өөрчилөгдөх үзэгдлийг
адсорбци гэнэ.
Тодруулбал хий байдалтай бодис буюу ууссан бодис шүргэлцэж буй хатуу
болон шингэн биетийн гадаргуу дээр хуримтлагдан шингэх үзэгдлийг
адсорбци гэнэ.
Шингэж буй бодисыг- адсорбат
Шингээж буй биетийг- адсорбент гэж нэрлэнэ.
Энэхүү шингэх процесс өөрөө аяндаа явагдсны улмаас гадаргуугийн
давхаргийн чөлөөт энерги буурна. Адсорбцийн процесс өөрөө аяндаа
явагдснаас фазуудын нийлсэн зааг дах гадаргуугийн таталцал багасаж
адсорбентийн гадаргуу дээр адсорбатын молекулаас тогтсон нимгэн үе
үүснэ.

32. Өөрөө аяндаа явагддаг эргэх процесс десорбци нь эсрэг процесс нь юм.
ммоль/ 3, моль/ 3, моль/
см м г
Уусмал(шингэн)-Хийн фазын зааг дээрх адсорбци
Хатуу биет-Хийн фазын зааг дээрх адсорбци
Хатуу биет-Уусмалын зааг дээрх адсорбци

33. Уусмал-Хийн фазын зааг дээрх адсорбци
Фазуудын нийлсэн гадаргуугийн заагын нэгж уртад үйлцилж буй
шингэний гадаргууг багасгахыг тэмүүлсэн хүчийг гадаргуугийн
таталцалын хүч буюу гадаргуугийн таталцал гэнэ.
σ-уусмалын гадаргуугийн таталцал
σ0-цэвэр шингэний (уусгагч)гадаргуугийн таталцал
σ0= σ энэ тохиолдол практикт ховор. энэ уусалтад
гадаргуугийн таталцал өөрчлөгдөхгүй байна гэсэн үг.
σ0< σ Хүчтэй электролит (хүчил, шүлт) гадаргуугийн
таталцал ихэсгэх тохиолол цөөн байна. Г< 0
σ0> σ өргөн тохиолдно. Гадаргуугийн таталцал буурч
байна. Органик гаралтай нилээд олон байна. Энэ
адсорбци нэмэх адсорбци. Бодисыг эерэг идэвхит бодис
гэнэ. Г> 0

34. 1. ГИБ
2. Ямар ч идэвхигүй бодис
3. Сөрөг идэвхит бодис

35. ГИБ-ийг дүрсэлж үзүүлвэл:
Туйлт Туйлгүй бүлэг
-СООН урт хэлхээт нүүрсустөрөгч
-N H 2 цагираг нүүрсустөрөгч
-O H гидрофоб шинжтэй.
-S O 3 гидрофиль.
Ус агаарын заагт үйлчилэгч бодис. Эдгээрт спиртүүд
Анион идэвхит
орно. Хөөсрүүлэгч бөгөөд гал унтраахад хэрэглэнэ.
Катион идэвхит
Төрөл ГИБ. Хатуу биеийг эвдэх дисперсжүүлэх
Амфотёр
зорилгоор хэрэглэнэ.
Ионжидоггүй.
Тогтворжуулах чиглэлийн ГИБ гельл үүсгэгч өндөр
молекулт нэгдлүүд орно.
Угаагч үйлчилэлтэй ГИБ.

36. Josiah Willard Gibbs (
February 11, 1839 New Haven
–
April 28, 1903 New Haven)

37. c dσ
à =− ⋅
RT dc
Гиббсийн адсорбцийн изотерм тэгшитгэл
G = µ1 ⋅ n1 + µ 2 ⋅ n2
G = µ1 ⋅ n1 + µ 2 ⋅ n2 + σ 12 ⋅ S

38. dG = dµ1 ⋅ n1 + dµ 2 ⋅ n2 + dσ 12 ⋅ S + µ1 ⋅ dn1 + µ 2 ⋅ dn2 + σ 12 ⋅ dS
dG = − SdT + VdP + µ1 ⋅ dn1 + µ 2 ⋅ dn2 + σ 12 ⋅ dS
− SdT + VdP = dµ1 ⋅ n1 + dµ 2 ⋅ n2 + dσ 12 ⋅ S
dµ1 ⋅ n1 + dµ 2 ⋅ n2 + dσ 12 ⋅ S = 0
n 1 0, n 2 0- эзэлхүүний гүн дэх 1 ба 2-р компонентийн молийн тоо
n 1 s , n 2 s - гадаргуугийн үе дэх 1 ба 2-р компонентийн молийн тоо

39. n1 ⋅ dµ1 + n2 ⋅ dµ 2 = 0
0 0
n2 ⋅ dµ 2
0
dµ1 = − 0
n1
 s n1 s ⋅ n2 0 
− S ⋅ dσ 12 =  n 2 −

 dµ 2
n1 
0
 

40. s
 s n1 ⋅ n2  n2
s 0
n 2 − 
dσ 12  n1
0 
− =  s 0
dµ 2 S n1 ⋅ n2
0
n1
dσ
à =−
d µ2
µ = µ 0 + RT ln(γ ⋅ c)
µ 2 = µ + RT ln c
0
2

41. dµ 2 = RTd ln c
dσ
à =−
RTd ln c
c dσ
à =− ⋅
RT dc

42. dσ
− =G
dc
G > 0, Г< 0 Гадаргуугийн үед ууссан бодисын хэмжээ гүнээс илүү уусна.
Энэ үед гадаргуугийн эерэг идэвхит чанартай болж эерэг адсорбцийн
потенциалыг нөхцөлдүүлнэ.
G < 0, Г> 0 Энэ үед гадаргуугийн сөрөг идэвхит
чанартай болж сөрөг адсорбцийн потенциалыг нөхцөлдүүлнэ.

43. σ = f (c)

44. Г = f (c)

46. Хатуу биет-хийн фазын зааг дээр явах адсорбци
Ленгмюрийн адсорбцийн онол, адсорбцийн изотерм тэгшитгэл
Адсорбци нь химийн холбооны хүчтэй ойролцоо хүчээр
явагдана.
Адсорбат бодисууд адсорбентийн зөвхөн идэвхитэй төвийн
гадаргуу дээр явагдана. – 3* 1 0-7см хэмжээний хотгор гүдгэртэй
Адсорбцийн хүчний үйлчлэх радиус бага байдаг учраас
адсорбат нь зөвхөн дан молекулын үеэр адсорбцилогдоно.
Адсорбцилогдсон молекулын идэвхитэй төв дээр тодорхой хугацаанд л
баригдаж байдаг. Хэсэг хугацаа өнгөрсний дараа адсорбцилогдсон
молекулууд адсорбентийн гадаргуугаас тасарч хийн фаз руу шилжинэ. Энэ
температур нь ихээхэн нөлөө үзүүлнэ.
Адсорбцон молекулын харилцан үйлчлэлийн хүчийг Ленгмюр
тооцоолоогүй!!!

47. Irving Langmuir (January 31, 1881 in Brooklyn, New York
- August 16, 1957 in Woods Hole, Massachusetts)

48. Хийн молекул
+
адсорбентийн идэвхитэй төв
↑Ү
адсорбцолсон комплекс
Г= a= кРa 0
a+a0=amax
a= кР(a m ax -a)
a= a m ax кР/ + кР)
(1

49. kc
a = amax
1 + kc
amax P amax P
a= = 1/К=A
1/ k + P A + P
P 1 P
= +
a amax K amax

50. C 1 + kc 1 с
= = +
Г Г max kc Г max к Г max
ctgϕ = Г max
1
Г max к

51. Дюкло-Траубейгийн дүрэм
Шишковскийн тэгшитгэл
– СН2 -
Gn +1  ∆σ n +1 
=
 ∆σ   = β = const = 3 ÷ 3.5
Gn  n 
∆ = σ 0 − σ = kc

52. ∆ = σ 0 − σ = σ 0 ⋅ b ln(c / A + 1)
∆ = σ 0 − σ = σ 0 ⋅ b ln(c / A + 1) = σ 0 ⋅ b ln(c + A) / A
= σ 0 ⋅ b ln(c + A) − σ 0 ⋅ b ln A
σ 0 ⋅ b ⋅ dc σ 0 ⋅ b ⋅ dc
− dσ = σ 0 ⋅ b ⋅ d ln(c + A) = =
(c + A) A+c
dσ σ 0 ⋅ b
− =
dc A + c

53. bc c dσ
à = Ã∞ à =− ⋅
1 + bc RT dc
c dσ c σ 0 ⋅ b σ 0 ⋅ b c /A
à =− ⋅ = ⋅ = ⋅
RT dc RT A + c RT 1 + c /A
σ 0 ⋅ b RT -изотерм нөхцөлд= a m ax = Г∝
1/A=b
bc
à = Ã∞
1 + bc

54. Полимолекулан адсорбцийн тухай Поляны онол
P0 P0 P0
RT dP P0
Q = ∫ VdP = ∫ dP = RT ∫ = = RT ln
P P
P P
P P
P0
Q = RT ln
P

55. Хийн фаз
Q0
V4
V3 Q1
Q2
V2
V1 Q3
Q4
Хатуу гадаргуу

56. БЭТ-ийн онол
Уур+чөлөөт гадаргуу = анхдагч комплекс
Уур+ анхдагч комплекс = хоёрдогч комплекс
Уур+ хоёрдогч комплекс = гуравдагч комплекс
amax kP
a=
Брунауэр, Эммет, Теллер 1 + kP
amax P
a=
A+ P

58. Хатуу биет-шингэн уусмалын
зааг дээр явагдах адсорбци
Электролит биш бодисын буюу молекулан адсорбци
Электролит бодисын буюу ионан адсорбци гэж 2 ангилна.
Молекулан адсорбцийн үзэгдэл,
Фрейндлихийн тэгшитгэл
õ (c0 − c)
=a= V
ò m

59. õ 1 /n
= a = Â⋅ p
ò
õ 1 /n
= a = Â ⋅ còýíö
ò
.

60. lga=lgÂ+1/nlgc

61. Cn
=γ = 2÷4
Cn +1
an+1
= γ ′ = 3.5
an

62. Анхаарал тавьсанд
баярлалаа!