ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Природа адсорбционных явлений. Ионный обмен из "Краткий курс физ. химии" При адсорбции газов это выявляется достаточно отчетливо. При поглощении первых порций газа на чистой поверхности адсорбента часто проявляется действие химических сил. Так, поглощение первых порций кислорода углем и многими металлами сопровождается образованием соединений его с наиболее активными атомами поверхности адсорбента. [c.371] Для правильного понимания этого процесса необходимо учесть, что различные атомы поверхностного слоя адсорбента находятся отнюдь не в одинаковых условиях. Поверхность твердого тела, а в особенности хорощего адсорбента, не является гладкой, а имеет многочисленные ультрамикроскопические выступы и углубления. Степень насыщенности валентных сил атомов, расположенных на различных участках поверхности, различна, а следовательно, неодинакова и способность к взаимодействию с атомами и молекулами окружающего газа. Наиболее активные участки поверхности особенно энергично адсорбируют молек-улы данного газа или пара, причем вид газа, его химические свойства имеют первенствующее значение, т. е. адсорбция в данном случае специфична. Адсорбция при этом сопровождается выделением значительного количества теплоты, далеко превосходящего теплоты конденсации и отвечающего тепловым эффектам химических процессов. Такую адсорбцию называют химической адсорбцией. [c.371] При подобных процессах могут значительно изменяться и свойства самого поглощенного газа. Если газ даже и не образует настоящих устойчивых химических соединений с атомами адсорбента, то все же под действием наиболее активных участков поверхности адсорбируемые молекулы могут в той или другой степени деформироваться и несколько изменять свои химические свойства. Такого рода эффекты играют, по-видимому, существенную роль во многих случаях при гетерогенном газовом катализе для многих реакций это установлено непосредственно на опыте. [c.371] Квантовомеханическое исследование процесса взаимодействия молекулы гзза с поверхностью кристалла показывает, что в зависимости от вида молекулы и кристаллической решетки такое взаимодействие может быть различным как по характеру образующейся связи и прочности ее, так и по изменению свойств молекулы в адсорбированном состоянии. В образовании связи могут принимать участие электроны или дырки кристаллической решетки ( 55). Связь может образоваться не только за счет имевшихся свободных валентностей поверхностных атомов, но и за счет валентностей, возникаюш,их при взаимодействии поверхностных атомов с молекулой газа. В хемосорбированном состоянии молекула может вновь оказаться в валентно насыщенном состоянии или перейти в состояние радикала или в ионо-радикальную форму. Во многих случаях за время пребывания молекулы в хемосорбированном состоянии может изменяться характер связи ее с поверхностью кристалла, состояние ее и энергия связи. Для полупроводниковых адсорбентов введение донорных или акцепторных примесей, вызывая изменение в соотношении энергетических уровней электронов в кристалле, может влиять ыа характер хемосорбционных процессов. Подобное же влияние могут оказывать и различные структурные дефекты поверхности. [c.371] Физическая адсорбция обусловливается тремя составляющими межмолекулярного притяжения—дисперсионным взаимодействием, ориентационным взаимодействием и индукционным взаимодействием ( 27). [c.372] При физической адсорбции на поверхности ионных кристаллов основную роль играют ориентационное и индукционное взаимодействия, а при адсорбции на угле и других подобных материалах процесс определяется дисперсионным взаимодействием. [c.372] Учитывая меньшую интенсивность, полную обратимость и меньший тепловой эффект, можно утверждать, что адсорбция в этой области давлений является чисто физическим процессом. Именно в этом случае неодинаковая способность к адсорбции разных газов определяется в первую очередь неодинаковой способностью их к конденсации другие же влияния, связанные с индивидуальной особенностью газов, обычно проявляются слабо. [c.372] При адсорбции из растворов, наряду с поглощением нейтральных молекул, может происходить и адсорбция ионов, содержащихся в растворе. Это приводит к некоторым своеобразным явлениям. Например, основной (по своим химическим свойствам) краситель, у которого окрашенный ион заряжен положительно, адсорбируется преимущественно на электроотрицательных (кислотного характера) адсорбентах, и наоборот. Подобные процессы называются полярной адсорбцией и обычно сопровождаются явлением обмена ионами ионного обмена) между адсорбентом и раствором — явле нием, называемым обменной адсорбцией. Так, метиленовая синяя — основной (по химическим свойствам) краситель, адсорбируется отрицательно заряженными гелями, в частности гелем кремневой кислоты. При этом, однако, на кремневую кислоту переходит лишь положительно заряженный ион красителя, а отрицательный ион (ион хлора) остается в растворе. Компенсация зарядов этих анионов достигается тем, что из кремневой кислоты переходит в раствор ион натрия, который в небольшом количестве почти всегда содержится в геле кремневой кислоты при обычных способах его приготовления. [c.372] Вернуться к основной статье