Глава 13. Адсорбция на неподвижной границе раздела фаз. Изотерма адсорбции уксусной кислоты на угле.

Вопросы к занятию.

1. Адсорбция на границе твердое тело – газ и её выражение .

2. Физическая и химическая адсорбции и их особенности.

3. Основные положения теории адсорбции.

4. Понятие о молекулярной и полимолекулярной адсорбции. Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра и его физический смысл.

5. Уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха и его логарифмическая форма.

6. Адсорбция на границе твёрдое тело – раствор.

7. Адсорбция из растворов электролитов.

8. Обменная адсорбция на твердой поверхности и её особенности. Понятие об ионитах.

Адсорбция растворенных веществ твердыми адсорбентами яв­ляется более сложным процессом, чем выше описанные случаи, так как она осложнена присутствием третьего компонента - раствори­теля, молекулы которого могут конкурировать с молекулами ад­сорбтива за места на поверхности адсорбента, взаимодействовать с адсорбтивом и с поверхностью адсорбента, если он является элек­тролитом.

§ 13.1. Адсорбция на границе твердое тело — раствор. Влияние различных факторов на величину адсорбции.

Адсорбция на неподвижных границах раздела фаз в основном подчиняется тем же закономерностям, что и адсорбция на под­вижных границах раздела фаз. Для рассмотрения основных зако­номерностей адсорбции на неподвижных границах раздела уточ­ним используемую терминологию.

Адсорбентом называют твердое тело, на поверхности которого адсорбируются вещества; адсорбтивом, или адсорбатом — адсор­бирующееся вещество.

Количественной мерой адсорбции на неподвижной границе раздела фаз служит величина адсорбции (Г); единица измерения ад­сорбции — моль/г.

Причиной адсорбции на поверхности твердых тел является нескомпенсированность силовых полей молекул, находящихся в зонах деформации кристаллических структур. Такие зоны называ­ют активными центрами.

Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорб).

Физическая адсорбция обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия (силами Вандер-Ваальса; в ряде случаев – водородными связями); она происходит, как правило, на активных центрах, находящихся во впадинах микрорельефа поверхности.

Центры химической адсорбции (хемосорбции) находятся в основном на выступах микрорельефа; при хемосорбции возникают химические связи между атомами, входящими в состав активного центра, и атомами адсорбирующего вещества.

Различия между физической адсорбцией и хемосорбцией заключается в следующем:

1. теплоты хемосорбции (80 – 800 кДж/моль) значительно больше теплот физической адсорбции (8 – 20 кДж/моль); по своим значениям теплоты хемосорбции близки теплоты обычных химических реакций;

2. хемосорбция является специфическим процессом, в то время как физическая адсорбция – процесс неспецифический.

3. с увеличением температуры величина физической адсорбции уменьшается, а хемосорбции увеличивается.

Во многих случаях процесс адсорбции дополняется поглощением адсорбтива всем объемом (а не только поверхностью) твердого тела, такой процесс называют абсорбцией.

Адсорбция растворенных веществ твердыми адсорбентами является более сложным процессом, чем адсорбция газов твердыми телами, так как она осложнена рядом факторов:

1. присутствием третьего компонента – растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбата за места на поверхности адсорбента;

2. взаимодействием между молекулами адсорбата и растворителя;

3. электростатическим взаимодействием между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если он является электролитом.