谈如何正确使用Gibbs吸附公式
作者：程世贤
单位：广西中医学院药学系物理化学教研室(南宁 530001
关键词：Gibbs吸附公式；表面张力；表面吸附量
广西中医学院学报990412
摘 要 该文针对用Gibbs吸附公式求溶质表面吸附量时易忽略的问题作了说明，指出了由溶液表面张力～浓度关系曲线求溶质表面吸附量时的正确方法。
中图分类号 O647.3
对于一定浓度的溶液，其溶质的表面浓度与溶液内部浓度是不同的，这种现象叫溶液的表面吸附。如果溶质在表面层的浓度大于溶液内部浓度，则称为正吸附，反之则称为负吸附，在指定的温度和压力下，溶质在溶液表面的吸附量Г与溶液的表现张力σ及溶液浓度C有关，吉布斯(Gibbs)用热力学的方法导出了三者之间的关系，即著名的Gibbs吸附公式
根据该公式，如果用实验测定σ-C关系曲线，即可方便地通过求斜率的方法求出Г，如图1所示，切线斜率
图1 由σ-C关系曲线求Г
在现有物理化学教科书中，对Gibbs吸附公式的使用条件往往强调不够，或者没有强调[1，2，3]，致使许多学生求吸附量Г时得到错误的规律，如由乙醇水溶液σ-C关系曲线求Г-C关系曲线时，得到图2曲线①的变化规律，即随浓度增大，吸附量反而减小了，这是由于对Gibbs吸附公式的使用条件不清楚所致的。事实上，Gibbs吸附公式只对稀溶液才适用，其准确的公式表达式应为[4]
Г=-(C)/(RT)*(dσ)/(dC)(稀溶液)。
即用溶液活度代替溶液浓度，对稀溶液C≈a，所以Gibbs吸附公式又可写为
图2 Г-C关系曲线
对于表面活性剂溶液，其表面张力随溶液浓度增大急剧下降(图3)，Gibbs吸附公式只适用于溶液浓度小于或等于临界胶束浓度(c.m.c)的范围。
图3 表面活性剂溶液的σ-C关系曲线
对于类似乙醇水溶液等σ-C关系曲线如图1的体系，用Gibbs吸附公式求Г时应尽可能在浓度较小的范围，这样才能得到正确的Г-C关系曲线(图2曲线②)。
参考文献
[1] 邹元杰.物理化学.上海：科学技术出版社，1986.188～190
[2] 天津大学物理化学教研室.物理化学(下册).第三版.北京：高等教育出版社，1993.202～204
[3] 复旦大学等校合编.物理化学实验(上册).第二版.北京：高等教育出版社，1984.189～192
[4] J.T. Davis, E.K. Rideal. Interface phenomena, 2nd ed. Acad. press, New york, 1963
收稿日期：1999-10-15, 百拇医药
单位：广西中医学院药学系物理化学教研室(南宁 530001
关键词：Gibbs吸附公式；表面张力；表面吸附量
广西中医学院学报990412
摘 要 该文针对用Gibbs吸附公式求溶质表面吸附量时易忽略的问题作了说明，指出了由溶液表面张力～浓度关系曲线求溶质表面吸附量时的正确方法。
中图分类号 O647.3
对于一定浓度的溶液，其溶质的表面浓度与溶液内部浓度是不同的，这种现象叫溶液的表面吸附。如果溶质在表面层的浓度大于溶液内部浓度，则称为正吸附，反之则称为负吸附，在指定的温度和压力下，溶质在溶液表面的吸附量Г与溶液的表现张力σ及溶液浓度C有关，吉布斯(Gibbs)用热力学的方法导出了三者之间的关系，即著名的Gibbs吸附公式
根据该公式，如果用实验测定σ-C关系曲线，即可方便地通过求斜率的方法求出Г，如图1所示，切线斜率
图1 由σ-C关系曲线求Г
在现有物理化学教科书中，对Gibbs吸附公式的使用条件往往强调不够，或者没有强调[1，2，3]，致使许多学生求吸附量Г时得到错误的规律，如由乙醇水溶液σ-C关系曲线求Г-C关系曲线时，得到图2曲线①的变化规律，即随浓度增大，吸附量反而减小了，这是由于对Gibbs吸附公式的使用条件不清楚所致的。事实上，Gibbs吸附公式只对稀溶液才适用，其准确的公式表达式应为[4]
Г=-(C)/(RT)*(dσ)/(dC)(稀溶液)。
即用溶液活度代替溶液浓度，对稀溶液C≈a，所以Gibbs吸附公式又可写为
图2 Г-C关系曲线
对于表面活性剂溶液，其表面张力随溶液浓度增大急剧下降(图3)，Gibbs吸附公式只适用于溶液浓度小于或等于临界胶束浓度(c.m.c)的范围。
图3 表面活性剂溶液的σ-C关系曲线
对于类似乙醇水溶液等σ-C关系曲线如图1的体系，用Gibbs吸附公式求Г时应尽可能在浓度较小的范围，这样才能得到正确的Г-C关系曲线(图2曲线②)。
参考文献
[1] 邹元杰.物理化学.上海：科学技术出版社，1986.188～190
[2] 天津大学物理化学教研室.物理化学(下册).第三版.北京：高等教育出版社，1993.202～204
[3] 复旦大学等校合编.物理化学实验(上册).第二版.北京：高等教育出版社，1984.189～192
[4] J.T. Davis, E.K. Rideal. Interface phenomena, 2nd ed. Acad. press, New york, 1963
收稿日期：1999-10-15, 百拇医药