ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Хемосорбция и физическая адсорбция из "Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2" Одной из первых теорий, относящихся к катализу поверхностями твердых веществ, является теория, предложенная в 1825 г. Фарадеем некоторые ее положения справедливы и в настоящее время. В соответствии с этой теорией первая стадия представляет собой адсорбцию реагентов реакция протекает в адсорбционном слое. Считалось, что конденсация приводит к сближению молекул и большему числу взаимных столкновений и, следовательно, к более высокой скорости реакции. [c.196] Однако имеется много данных, опровергающих эти простейшие представления. Так, нанример, самые эффективные адсорбенты не всегда являются и наиболее эффективными катализаторами. Кроме того, каталитическое действие весьма специфично, т. е определендые реакции катализируются только соответствующими катализаторами. Очевидно, требуется не только сближение реагируюнщх молекул. Согласно данным современной науки, адсорбция рассматривается как условие, необходимое, но не достаточное для протекания реакции на поверхности твердых катализаторов. [c.196] Адсорбция обусловлена притяжением между молекулами поверхности твердого тела (адсорбента) и молекулами жидкости или газа (адсорбата). Экспериментально обнаружены два тина адсорбции, у которых интенсивность притяжения отличается приблизительно на порядок. В некоторых случаях притяжение сравнительно невелико и имеет ту же природу, что и притяжение между любыми двумя молекулами, т. е. происходит физическая адсорбция. В других случаях силы притяжения родственны силам, проявляющимся при образовании химических связей такой процесс называют химической адсорбцией, или хемосдрбцией. Как будет показано ниже, обоим этим процессам свойственны и другие отличия. [c.196] Влияние температуры. 200 Важно различать количест- во адсорбированного вещества и скорость адсорбции. [c.197] Поскольку и физическая и химическая адсорбция — процессы экзотермические, равновесное содержание адсорбированного вещества всегда снижается при возрастааии температуры. [c.197] Физическая адсорбция протекает достаточно легко, поэтому равновесное состояние устанавливается быстро даже при низких температурах. Хемосорбция связана с энергией активации (табл. 53), и скорость процесса незначительна, но возрастает с повышением температуры равновесное состояние также устанавливается медленно. Влияние температуры на количество адсорбированного вещества показано на рис. VII- для типичного случая адсорбции водорода на смешанном катализаторе . [c.197] Влияние давления. При физической адсорбции давление оказывает заметное влияние на равновесие. При снижении давления система возвращается в исходное состояние процесс полноствю обратим. С другой стороны, равновесие при хемосорбции почти не зависит от давления. Мономолекулярный адсорбционный слой, который характерен для хемосорбции, образуется даже при очень низких давлениях. Однако скорость обоих типов адсорбции возрастает с увеличением давления. [c.198] Влияние поверхности. Для физической адсорбции имеет значение лишь величина поверхности, но химическая адсорбция — весьма специфичный процесс. Так, например, водород хемосорбн-руется не окисью алюминия, а никелем, и кислород не окисью магния, а углеродом. Такое поведение согласуется с предположением, что хемосорбция сходна в общем с химической реакцией. На хемосорбцию оказывают влияние физическое состояние поверхности и ее химический состав. Неоднородность поверхности катализаторов доказывается, например, тем, что теплота процесса постепенно снижается по мере протекания хемосорбции. Поверхность состоит из атомов различной степени насыщенности. Атомы у краев кристаллов, трещин и выступов, вероятно, менее насыщены и, следовательно, более активны. [c.198] В настоящее время существует несколько теорий поверхностной активности. Согласно одной из последних теорий, активность поверхности обусловлена определенными типами дефектов кристаллической решетки. Увеличение активности катализаторов под влиянием небольших количеств добавок, называемых промоторами, в некоторых случаях удовлетворительно объясняется тем, что атомы промотора проникают в кристаллическую решетку катализатора и вызывают деформации и внутренние напряжения решетки. [c.198] Следует отметить, что хемосорбция ограничена образованием мономолекулярпого слоя и, таким образом, является одной на стадий реакции на поверхности, поскольку валентные силы быстро убывают с увеличением расстояния. Физическая адсорбция никогда не ограничивается мономолекулярным слоем. [c.199] Вернуться к основной статье