Термодинамика набухания
Процесс набухания идёт самопроизвольно, т.е при р, Т = const
Δ G < 0,
Δ G = Δ H – T Δ S. (7.1)
На первой стадии энтропия практически не меняется или незначительно уменьшается за счёт контракции, т.е Δ S I ≈ 0. Поэтому снижение энергии Гиббса в самопроизвольном процессе происходит за счет уменьшения энтальпии: Δ Н I < 0, следовательно, происходит выделение теплоты. Таким образом, на стадии сольватации преобладает энтальпийный фактор.
На второй стадии выделение теплоты уменьшается, но возрастает энтропия системы Δ S II > 0, т.к. разрыхление сетки полимера увеличивает число возможных конформаций. Таким образом, энергия Гиббса системы снижается за счет увеличения энтропии:
Δ G II = – T Δ S II < 0,
Следовательно, вторая стадия набухания обусловлена энтропийным фактором.
Скорость набухания – изменение степени набухания в единицу времени – скорость набухания можно рассчитать только для ограниченного набухания.
Кинетика набухания идёт по механизму реакции I порядка
,
где i τ – степень набухания за время τ.
,
.