5. Адсорбция. Зависимость от параметров системы
К явлениям, способствующим уменьшению σ относят:
Адсорбция – это процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемом фазы. Может быть только во многокомпонентной системе. Перераспределяться в первую очередь будет компонент, у которого максимально маленькая σ.
Адсорбент – вещество, на поверхности которого происходит адсорбция.
Адсорбат – вещество, которое перераспределяется.
Десорбция – процесс обратный адсорбции (т.е. переход в объем среды).
Различают адсорбцию газов на «т» и «ж», растворенных веществ на поверхности твердых и жидких тел.
Единицы измерения – число молей или массы на единицу поверхности объема или массы адсорбента: моль/м2, моль/кг, моль/м3, кг/м2, кг/кг, кг/м3.
Различают также гиббсовскую адсорбцию – это избыточное количество вещества в поверхностном слое по сравнению с его количеством в объеме фазы. Единицы измерения: моль/м2, кг/м2.
Адсорбция зависит от T, p, c перераспределенного вещества, а также физико-химического сродства адсорбента и адсорбата (селективности). При адсорбции одного и того же вещества
; 
- называется изотермой.
Зависимость
;
- изопикна, изобара.
Зависимость
; 
- изостера.
Т.к. проще всего сделать const – T чаще всего адсорбцию описывают изотермой.
5.1 Типы адсорбции
Согласно физико-химической классификации различают:
Физическая адсорбция (молекулярная)
Хемосорбция (химическое присоединение атомов и молекул)
Ионный обмен
Физическая адсорбция реализуется сил Ван-дер-Вальса. Они включают силы Франца, Лондона, создают дисперсионный эффект. За счет флуктуаций эмбрион плотностей соседних атомов – 65-70% вклад.
силы Кеезома, создают ориентационный эффект при деполь-депольном взаимодействии полярных молекул – 25-30%
силы Дебая, создают индукционный эффект за счет индуцирования деполя в неполярной молекуле при взаимодействии ее с полярной – 5%
Для всех 3х составляющих выполняется закон изменения энергии от расстояния.
,
;
с – const, своя для каждого эффекта; m ≈ 12.
Полная потенциальная энергия взаимодействия двух атомов:
При адсорбции идет взаимодействие адсорбируемого атома со многими атомами вещества. С учетом способности адс. взаимодействий к аддитивности после математических операций получим:
,
т.к. получили вместо 6 степени 3 можно
сказать, что адсорбционные силы имеют
более дальнодействующий характер:
,
n
– число атомов, с которыми идет
взаимодействие.
.
Вывод: 1. Чем больше n, тем больше адсорбция.
2. Чем больше атомов
в молекуле, тем лучше адсорбция, т.к.
выше
в несколько раз.
Хемосорбция – обусловлена силами химической природы (ионное взаимодействие, образование ковалентных, водородных связей). При этом может теряться индивидуальность исходных компонентов.
Четкой границы между физической адсорбцией и хемосорбцией нет. Физическая адсорбция может предшествовать хемосорбции. Один и тот же Адсорбат может адсорбироваться по различному механизму в зависимости от условий.
Адсорбция О2 на угле.
- физическая адсорбция.
- хемосорбция
Десорбция уже СО или СО2
Отличия физической адсорбции от хемосорбции не вникая в механизм взаимодействия:
величина
универсальность и слабая специфичность физической адсорбции по сравнению с хемосорбцией
обратимость физической адсорбции
характер температурной зависимости