ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности адсорбции из растворов на твердых адсорбентах из "Краткий курс коллойдной химии" Все перечисленные особенности адсорбции из растворов заставляют нас, во-первых, ограничиться рассмотрением для этого вида адсорбции лишь самых общих чисто качественных положений, и, во-вторых, сосредоточить внимание на молекулярной адсорбции, т. е. на адсорбции из растворов неэлектролитов (и слабых электролитов), а затем на адсорбции сильных электролитов. [c.98] На твердом адсорбенте из раствора возможны три случая адсорбции 1) положительная адсорбция, если растворенное вещество адсорбируется на адсорбенте в большем количестве, чем растворитель 2) отрицательная адсорбция, если в большем количестве адсорбируется растворитель 3) отсутствие адсорбции, если концентрация растворенного вещества остается одинаковой и на поверхности адсорбента и в объеме раствора. Наибольший практический интерес представляет случай положительной адсорбции. [c.98] Как и в случае газов, скорость адсорбции из растворов сама по себе весьма велика, но она в этом случае еще более лимитируется скоростью диффузии растворенных молекул, так как скорость движения последних несравненно меньше скорости движения молекул газа. Вследствие этого установление адсорбционного равновесия весьма затягивается, в особенности в случае мелкопористых адсорбентов, например на углях оно может затянуться, как показали опыты, на много дней. Чтобы ускорить установление равновесия, на практике прибегают к энергичному перемешиванию и встряхиванию. [c.98] Влияние температуры на адсорбцию из растворов такое же, как и при адсорбции газов, но сказывается оно слабее. [c.98] Однако во многих случаях это уравнение оказывается неприменимым. [c.99] Однако надо иметь в виду, что это правило неприменимо к двум первым членам гомологических рядов. [c.99] Интересно, что в случае мелко пористых адсорбентов имеет место так называемое обращение правила Траубе, состоящее в том, что с удлинением углеводородной цепи в гомологическом ряду величина адсорбции не увеличивается, а понижается (также примерно в 1,5раза). Это явление можно объяснить тем, что с возрастанием длины углеводородной цепи молекул в адсорбенте остается меньше капилляров и щелей, в которые еще могут проникнуть такие молекулы. [c.99] Можно отметить, что соединения ароматического ряда адсорбируются лучше, чем соединения алифатического ряда с одинаковым числом атомов углерода. Очень большую адсорбируемость имеют, в частности, алкалоиды и красители. [c.99] Степень смачиваемости порошкообразных и пористых адсорбентов определяется величиной так называемой теплоты смачивания, т. е. количеством тепла, выделяемым при погружении 1 г смачиваемого адсорбента в смачивающую жидкость (измеряется калориметрически). [c.100] Приводим основные выводы, касающиеся адсорбции из растворов, вытекающие из изучения вопроса о смачиваемости поверхностей адсорбентов и подтвержденные опытным путем (в работах П. А. Ребиндера и его школы). [c.100] Образование тончайших, незаметных для глаз пленок из воды, окислов, жиров и других полярных веществ, ведущее в одних случаях к гидрофилизации, а в других к гидрофобизации поверхности твердых тел, объясняет множество явлений кажущегося нарушения правил смачиваемости и лежит в основе многих важных технических приемов обработки и даже целых производств. Так, например, поверхности чистых металлов, являющиеся гидрофобными и плохо смачиваемыми водой, очень часто проявляют все свойства гидрофильных поверхностей, что объясняется образованием на этих поверхностях тонких пленок из окислов. Листья растений гидрофобны (вода с них скатывается ), но они становятся гидрофильными при опрыскивании их растворами инсектицидов. [c.101] Процессы гидрофилизации и гидрсфсбизации большое значение имеют в типографском деле, а также в процессах очистки поверхностей. Многие поверхности (например, кожа рук, белье и др.) вследствие загрязнения ( засаливания ) теряют свойство смачиваться водой, но от прибавления мыла вновь становятся гидрофильными. Изготовление непромокаемых тканей основано на процессе гидрофобизации их жировыми и другими дифильными (т. е. с полярными и неполярными концами молекул) веществами. [c.101] На явлениях адсорбции и смачивания основан и такой важнейший в современной технике горнорудного дела технологический процесс, как флотация—процесс отделения ценных минеральных веществ (например, содержащих цинк, свинец, серебро) от малоценных-— пустых — пород. Наконец, следует отметить открытие П. А. Ребиндером и Б. В. Дерягиным разрушающего ( расклинивающего ) действия специально подобранных смачивающих жидкостей на твердые породы. На основе указанного открытия этими же учеными и их школами разработаны новые эффективные методы сверления и бурения горных пород и обработки различных твердых материалов. [c.101] Так как в водных растворах (мы будем касаться только водных растворов) на границе с водяным паром или воздухом большинство электролитов проявляет себя поверхностнонеактивно, то в поверхностном слое таких растворов наблюдается отрицательная адсорбция, т. е. обеднение их электролитом по сравнению с раствором в целом. Такое поведение электролитов объясняется тем, что энергия гидратации ионов больше, чем энергия непосредственного взаимодействия молекул воды Друг с другом, что приводит к увеличению поверхностного натяжения или, что то же, поверхностной энергии раствора а по сравнению с а . Так как в большинстве случаев энергия сольватации катионов больше таковой анионов, то в соответствии с термодинамическими требованиями концентрация анионов в поверхностном слое должна быть больше концентрации катионов отсюда следует, что поверхность водных растворов большинства электролитов заряжена отрицательно, что находит свое экспериментальное подтверждение. [c.102] Что касается адсорбции электролитов из водных растворов на твердых адсорбентах, то в дальнейшем мы будем интересоваться только полярными (гетерополярными) адсорбентами, так как на неполярных (гомополярных) адсорбентах электролиты, как правило, либо совсем не адсорбируются, либо адсорбируются весьма слабо. Таковым, например, является предельно обеззо-ленный и обезгаженный уголь. Если все же уголь и является для электролитов прекрасным адсорбентом, то только благодаря тому или иному способу предварительной обработки, оставляющей на его поверхности посторонние полярные молекулы и отдельные ионы (неорганического и органического происхождения). [c.102] ИзйЗирательность ионной адсорбции. Избирательность или специфичность этого вида адсорбции заключается прежде всего в адсорбции преимущественно либо катионов, либо анионов, а также и в предпочтительности тех или иных ионов одного и того же знака. Факторами избирательности являются как природа адсорбента (его избирательная способность по знаку заряда), так и природа адсорбируемых ионов (их валентность, величина радиуса и степень сольватации) большое влияние оказывает также и характер водной среды, ее pH, т. е. соотношение в ней ионов Н+ и ОН . Кратко остановимся на каждом из этих факторов. [c.102] Одноименно заряженные ионы на поверхности адсорбента, тесно связанные с решеткой последнего, получили название потенциалобразующих ионов. Во втором случае нашей схемы по-тенциалобразующими ионами являются катионы Ag+, а в третьем—анионы Вг . Потенциалобразующие ионы адсорбента всегда находятся в равновесии с ионами противоположного знака, расположенными в жидкой фазе раствора. Эти ионы принято называть противоионами. В нашем примере во втором случае противоионами являются анионы N0 , а в третьем— катионы К+. [c.104] Потенциалобразуюш ие ионы и их противоиоцы у поверхности полярного адсорбента в своей совокупности образуют так называемый двойной электрический слой, играющий, как известно из физической химии, важную роль в теории возникновения э.д.с. в гальванических элементах. Учение о потенциалобразующих ионах, противоионах и двойном электрическом слое играет не менее важную роль и в объяснении электрических свойств коллоидных систем. Адсорбироваться на поверхности кристаллического адсорбента могут также ионы, не входящие в состав решетки, но находящиеся в растворе в качестве примеси, в особенности если эти ионы изоморфны потенциал-образующим ионам. Такими ионами в нашем примере для третьего случая вместо иона Вг могут служить изоморфные ионы С1 , Л и др. [c.104] Конкретным примером влияния технологии производства на знак заряда адсорбента может служить обыкновенная фильтровальная бумага. Отрицательный заряд ее является результатом варки бумаги в щелочной среде (и по сульфатному и по сульфитному методам). Практически важным примером влияния обработки на знак заряда и адсорбционные свойства адсорбента может служить также активированный уголь. [c.104] Такое поведение углей по теории Шилова объясняется образованием на поверхности угля особых его соединений с кислородом в виде основных и кислотных окислов. По другой теории— теории газового электрода, выдвинутой школой физико-химиков (А. Н. Фрумкин и др.), такое многообразие обеззоленных углей связано с электрохимическими процессами на угле, как газовом электроде. [c.105] Вернуться к основной статье