ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция из "Препаративная органическая химия" Свойства каждой фазы на ее поверхности иные, чем внутри. Обычно решающее влияние на свойства тела в целом имеют молекулы, расположенные внутри фазы, вследствие их большого преобладания. Но в некоторых случаях, при сильно развитой поверхности (коллоидные системы, пористые и диспергированные тела), соотношение изменяется в пользу молекул, находящихся на поверхности, и поверхностные явления приобретают особое значение. Из них наиболее важны поверхностное натяжение, появление двойного электрического слоя на границе фаз и адсорбция, т. е. способность к повышению и понижению концентрации молекул на поверхности. В первом случае говорят об адсорбции положительной, во втором—об отрицательной. Когда молекулы концентрируются только на поверхности, не проникая внутрь фазы, явление называется чистой положительной адсорбцией. Вещества, проявляющие способность к положительной адсорбции, называются поверхностно-активными. [c.48] Процесс адсорбции сопровождается выделением теплоты. Это влечет за собой (согласно правилу противодействия)- уменьшение количества поглощаемого вещества с ростом температуры. [c.48] Явление сгущения молекул на поверхности твердых тел имеет особое значение для газов. Хотя оно происходит на всех, даже идеально гладких поверхностях, практическое значение оно приобретает только для веществ с сильно развитой поверхностью— адсорбентов (например, древесный уголь, активированный уголь и силикагель). [c.48] В зависимости от характера сил, связывающих молекулы газа и молекулы поверхности адсорбента, различаются два вида адсорбции. [c.49] Активированная адсорбция, или хемосорбция, имеет большое значение при высоких температурах. В этом случае силы притяжения молекул газа к поверхности адсорбента являются силами химическими, аналогичными силам валентности. На это указывает высокое значение теплоты адсорбции—от 20 до 100 ккал/моль. Связи, возникающие между поверхностью и молекулами газа, столь же сильны, как связи в молекулах стойких химических соединений. Энергия активации имеет в этом случае значительно большую величину (5—20 ккал/моль), в связи с чем скорость хемосорбции в тех же самых условиях значительно меньше скорости адсорбции по Ван-дер-Ваальсу. Хемосорбция происходит только тогда, когда возможно химическое взаимодействие газа с поверхностью часто она бывает необратима. [c.49] Поскольку первый вид адсорбции играет главную роль при низких температурах, а второй—при высоких, иногда удается наблюдать характерное изменение количества адсорбированного газа с ростом температуры. После первоначального уменьшения, связанного с ослаблением физической адсорбции, при дальнейшем нагревании наблюдается новое возрастание поглощения, обусловленное хемосорбцией. [c.49] К—константа, характеризующая систему. [c.50] При очень низких давлениях р К величина пропорциональна р. [c.50] Классическая изотерма адсорбции соответствует изотерме Лэнгмюра для средних давлений. [c.50] Положения Лэнгмюра были экспериментально подтверждены для сравнительно высоких температур. При возрастании давления и понижении температуры адсорбированные молекулы могут в свою очередь притягивать другие молекулы, что приводит к образованию более толстого слоя, состоящего из многих молекул. [c.50] Практически обычно приходится иметь дело не с адсорбцией чистого газа, а с адсорбцией смеси газов. Здесь возможны два случая 1) один из компонентов смеси адсорбируется легче, а остальные компоненты—трудней тогда процесс протекает почти так же, как он протекал бы в случае одного газа 2) компоненты смеси, имея близкие критические температуры, адсорбируются с более или менее одинаковой легкостью в этом случае проявляется значительное влияние одних компонентов на адсорбцию других, возрастающее с увеличением давления. [c.51] Если адсорбент, насыщенный трудно поглощающимся газом, ввести в атмосферу газа, легко адсорбируемого, то начнется вытеснение первого газа вторым этот процесс будет длиться до тех пор, пока не установится новое состояние равновесия Этот случай очень часто встречается в практике, так как бывает трудно предохранить адсорбент от соприкосновения с воздухом. Практически обычно имеют дело не с чистой адсорбцией, а с вытеснением адсорбированных компонентов, входящих в состав воздуха, более легко адсорбирующимися газами или парами. [c.51] Явление адсорбции газов используется как в лабораторной практике, так и в промышленности. В качестве примеров можно назвать поглощение сильно разбавленных паров летучих органических растворителей, как, например, эфира, бензола и спирта, улавливание из природного или светильного газа ценных продуктов (бензол, газолин), удаление из газа дурно пахнущих или ядовитых примесей (НаЗ, ЗОа), осушка газов (например, при помощи силикагеля), разделение газовых смесей и др. [c.51] Этот случай адсорбции существенно не отличается от описанной выше адсорбции газов на твердых адсорбентах. Как и в предыдущем случае, количество адсорбированного вещества изменяется с температурой в данном случае также можно применить уравнение Лэнгмюра или Фрейндлиха, если вместо давления подставить концентрацию здесь также наблюдается характерное состояние насыщения поверхности. Оба процесса различаются тем, что в случае растворов вместе с молекулами растворенного вещества адсорбируются также молекулы растворителя. Что касается скорости процесса, то здесь дело обстоит значительно сложнее, так как большая вязкость растворителя затрудняет диффузию молекул растворенного вещества к поверхности адсорбента это особенно сильно отражается на адсорбции в щелях и углублениях. Перемешивание, хотя и значительно ускоряет диффузию, помогает все же довольно мало. [c.51] Упоминавшийся уже факт, что из раствора адсорбируются одновременно и растворитель и растворенное вещество, не позволяет рассматривать оба явления изолированно, без учета их взаимозависимости. На существование этой зависимости указывают многократно подтвержденные экспериментально факты различного поглощения тех же компонентов, растворенных в различных растворителях. В зависимости от величины сил взаимодействия между поверхностью твердого тела и адсорбированными молекулами, у последних появляется различная способность оседать и удерживаться иа поверхности. Так, молекулы растворителя могут вытеснять уже адсорбированные молекулы растворенного вещества отсюда следует, что чем больше способность растворителя адсорбироваться, тем хуже будет поглощаться растворенное в нем вещество. [c.51] Адсорбция является очень удобным способом удаления из растворо тех загрязнений, которые трудно удалить другим способом. Наиболь шее практическое применение адсорбция находит для обесцвечивани) растворов, а также для удаления примесей, имеющих неприятный запа или вкус. Такой обработке подвергают многие пищевые продукты, как, например, сахарный сироп, фруктовые соки, высокосортные водки, мед а также лекарственные препараты, масла, воски, органические раствори тели и др. [c.52] Избирательная адсорбция веществ из растворов, так называема хроматография, нашла широкое практическое применение. Этот мето, впервые был применен Цветом для разделения окрашенных веществ. [c.52] Этот длительный и малопродуктивный цикл можно заменить однократным процессом, происходящим в хроматографической колонке (трубке, наполненной измельченным адсорбентом). Протекающая через колонку смесь веществ на отдельных ее участках подвергается поочередно происходящим процессам адсорбции и десорбции, так как происходит вытеснение одного компонента, уже осевшего на поверхности, другим компонентом, поступающим сверху и занимающим его место. Действие колонки в простейшем случае, т. е. применительно к раствору единствен ного компонента А в соответственно выбранном растворителе В, представлено на рис. 27, а, Ь, с. . [c.52] Вернуться к основной статье