ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция и абсорбция газов из "Основы вакуумной техники Издание 4" Изучение процессов поглощения газов твердыми телами привело к выводу, что следует различать два вида поглощения адсорбцию, т. е. поглощение газа путем удерживания его поверхностью твердого тела, и абсорбцию, т. е. поглощение газа вследствие проникновения его внутрь твердого тела. [c.154] Физическая адсорбция. Обратимся к рассмотрению физической адсорбции газа. Какие силы заставляют ударившуюся о поверхность твердого тела молекулу газа удерживаться на этой поверхности Вспомним, что атом любого вещества имеет положительные заряды (в ядре) и отрицательные заряды (в виде электронной оболочки атома). [c.154] С приближением к поверхности твердого тела на расстояние одного порядка с атомными размерами ( 10 см) молекула газа попадает в электрическое поле поверхностных ионов твердого тела под действием электрического поля происходит так называемая поляризация молекулы. Поляризация заключается в таком перемещении зарядов молекулы, что разноименные с ближайшим ионом заряды оказываются смещенными к этому иону, а одноименные — в противоположную сторону (по закону Кулона). [c.154] Из только что сказанного следует, что количество газа, адсорбируемого данным твердым телом, зависит от количества поверхностных ионов, способ- I ных своим электрическим полем удер- живать вблизи себя молекулы газа. V— Для краткости будем в дальнейшем 0 называть эти ионы активными точка- ми. Так как чем больше поверхность, С- 4) тем больше на ней активных точек, можно уже сделать практический вы-вод при данной массе твердое тело о обладает тем большей адсорбционной, — способностью, чем больше его поверх- 5.75 Схема ад-ность поэтому например, высокой ад- сорбции молекул га-сорбционной способностью облада- за на поверхности ют твердые тела с шероховатой твердого тела, поверхностью, особенно с большим количеством узких пор или в порошкообразном вице. [c.155] адсорбированные в активных точках молекулы газа принимают участие в тепловом (колебательном) движении атомов твердого тела и, следовательно, так же как и последние, при достаточно большой амплитуде колебательного теплового движения испаряются с поверхности твердого тела. Таким образом, процесс адсорбции газа всегда сопровождается его обратным испарением, количество же адсорбированного при данных условиях газа определяется равновесием между адсорбцией и испарением. Отсюда вытекает новый практический вывод чтобы равновесное состояние соответствовало возможно большему количеству адсорбированного газа, необходимо, чтобы скорость испарения была по возможности меньшей, а это значит, что для повышения адсорбционной способ Ю-сти твердого тела мы должны понижать его температуру наоборот, если мы хотим удалить адсорбированную пленку газа, мы должны повышать температуру твердого тела. [c.155] Наконец, необходимо разобрать, как происходит адсорбция в зависимости от давления газа, окружающего твердое тело. [c.156] При давлениях, превышающих р2, снова начинается возрастание количества адсорбированного газа. с давлением, когда на первый молекулярный слой накладываются новые, и адсорбированный газ может образовать пленку, состоящую из большого количества молекулярных слоев. [c.156] Если для адсорбции газа пользоваться веществами типа угля, силикагеля и т. п., обладающими огромным количеством очень узких пор, то и при низких давлениях может происходить многослойная адсорбция последней благоприятствуют проявляющиеся здесь капиллярные силы правда, и эта так называемая капиллярная адсорбция удается лишь при достаточно низких температурах твердого тела. [c.157] На рис. 5-76 нижняя кривая также выражает зависимость количества адсорбированного газа от давления, но уже при другой температуре (Гг), которая значительно выше Tl. [c.157] Мы видим, что при более высокой температуре адсорбция также возрастает с давлением, но количество адсорбированного газа при том же давлении значительно меньше. [c.157] Химическая адсорбция. Химическая адсорбция аналогично физической также является следствием попадания молекул газа в сферу действия электрического поля поверхностных ионов твердого тела. Однако химическая адсорбция обусловливается более глубокими изменениями адсорбируемых молекул газа, в результате которых они становятся более активными. К таким изменениям относятся, например, диссоциация молекулы на атомы, перераспределение электронов, входящих в состав молекулы, и т. п. [c.157] В связи с необходимостью для химической адсорбции приведения молекул газа в более активное состояние в большинстве случаев для поглощения газа этим путем приходится повышать температуру твердого тела однако если твердое тело с химически адсорбированным газом подвергать нагреванию до температуры, более высокой, чем это требуется для устойчивости адсорбированного слоя, то газ можно снова согнать с поверхности или в прежнем виде или в виде химического соединения с твердым телом. [c.157] Отметим, что часто трудно определить вид происходящей (химической или физической) адсорбции. [c.157] Абсорбция. Следует различать два вида абсорбции образование твердого раствора и химическую реакцию между твердым телом и соприкасающимся с ним газом. [c.157] Количество поглощаемого таким путем газа зависит от давления, причем если молекулы газа при растворении не диссоциируют на атомы, то растворимость газа при постоянной температуре прямо пропорциональна давлению если же молекулы газа при растворении претерпевают диссоциацию, то наблюдается пропорциональность растворимости квадратному корню из давления. [c.158] Количество газа, поглощаемого твердым телом путем образования твердого раствора, зависит также от температуры, но общей закономерности не существует растворимость одного и того же газа в зависимости от рода поглотителя и начальной температуры может с повышением температуры и уменьшаться и увеличиваться. [c.158] Абсорбция газа вследствие химической реакции между твердым телом и окружающим его газсм приводит к образованию нового химического соединения в твердом виде. [c.158] Количество поглощаемого таким путем газа зависит от его давления и температуры твердого тела, причем реакция и, следовательно, поглощение газа химическим путем заканчиваются, когда наступает равновесие между количеством газа, вступающим в реакцию, и количеством газа, выделяющимся обратно вследствие диссоциации того химического соединения, которое дает газ с твердым телом остаточное равновесное давление газа называется давлением диссоциации. [c.158] Химическое соединение газа с твердым телом, образующееся в результате абсорбции, входит в состав последнего, или растворяясь в нем или в виде слоя преимущественно на поверхности твердого тела. [c.158] Необходимо отметить особый вид поглощения газа, которое приводит к проникновению его также внутрь твердого тела, но которое все же следует рассматривать как адсорбцию. Такое поглощение происходит путем диффузии адсорбируемого газа с поверхности внутрь твердого тела по граням кристаллов, причем диффундирующий газ не заходит внутрь кристаллической решетки, а образует на гранях кристаллов лишь одномолекулярную пленку. Такого рода поглощение газа аналогично адсорбции пористыми телами. [c.158] Вернуться к основной статье