ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция в дисперсных системах из "Физическая химия вяжущих материалов" Выше отмечалось, что в процессе диспергирования твердых фаз большое значение имеет адсорбция. Силы, действующие на поверхности твердого тела, ненасыщены. Поэтому всякий раз, когда свежая поверхность подвергается действию газа, на ней создается более высокая концентрация молекул газа, чем в объеме собственно газовой фазы. Такое преимущественное концентрирование молекул на поверхности называется адсорбцией. Различают два основных типа адсорбции физическую и хемосорбцию, между которыми существует совершенно четкое различие. [c.264] Физическая адсорбция вызывается силами молекулярного взаимодействия, к числу которых относятся силы взаимодействия постоянных и индуцированных диполей, а также силы квадруполь-ного притяжения. [c.264] Хемосорбция обусловлена перераспределением электронов взаимодействующих между собой газа и твердого тела с последующим образованием химических связей. Иными словами, физическая адсорбция подобна конденсации паров с образованием жидкости или процессу сжижения газов, а хемосорбция может рассматриваться как химическая реакция, протекание которой ограничено поверхностным слоем адсорбента. [c.264] Для определения типа адсорбции используют различные критерии. [c.264] Физическая адсорбция фактически представляет собой процесс, в ходе которого происходит конденсация газа, причем адсорбат может образовывать на поверхности инертного твердого тела один или несколько слоев. [c.265] Скорость покрытия поверхности адсорбатом зависит от ряда факторов, к числу которых относятся энергия активации и частота столкновений. Когда молекула сталкивается с поверхностью, она может удержаться на поверхности только в том случае, если ее энергия рассеется в термические колебания лежащей под ней решетки с достаточно большой скоростью. Иначе молекула просто отскочит от поверхности или будет перекатываться по поверхности до тех пор, пока не дойдет до ребра, откуда она может вернуться в исходную фазу. [c.266] Знаменатель этого выражения может быть рассчитан из кинетической теории, если известно давление (концентрация), а числитель— из изменения скорости изменения давления (концентрации). Значения 5 меняются в широких пределах. [c.266] В основу вывода изотермы Ленгмюра положены представления о независимости и эквивалентности адсорбционных центров. Однако существуют различные виды адсорбционных центров и энергия адсорбции на любом центре зависит от занятости соседнего центра. В связи с этим часто наблюдаются отклонения от изотермы Ленгмюра. Так, например, энтальпия адсорбции становится менее отрицательной при увеличении 0, что указывает на первоначальное заполнение энергетически более выгодных центров. [c.267] Здесь а —адсорбция при давлении р С —константа рз — давление насыщенного пара От —константа, соответствующая количеству вещества, адсорбированного 1 г адсорбента при мономоле-кулярном покрытии поверхности ат=3/сй, где 5 — удельная поверхность адсорбента со — площадь, занимаемая 1 моль вещества на поверхности адсорбента в конденсированном мономолекулярном слое, если а выражена в молях. [c.268] Уравнение БЭТ позволяет рассчитать количество адсорбированного вещества, если известны От и С, а также точно оценить величину поверхности, если изотерма адсорбции получена экспериментально и определены константы а и С. [c.268] Р/Рз Р a[ (p/ps)] Рв Из полученной зависимости определяют константу ат, по которой можно рассчитать удельную поверхность, а по константе С —теплоту адсорбции. [c.268] Адсорбция на границе раствор — газ. Адсорбцию растворенного вещества на границе раствор —газ целесообразно рассматривать с термодинамических позиций и связывать ее с изменением энергии поверхности или ее поверхностного натяжения. [c.268] Это уравнение справедливо только для разбавленных растворов, для концентрированных растворов концентрацию с следует заменить активностью вещества а. [c.268] Адсорбция на границе твердое тело — раствор. Адсорбция растворенного вещества на границе твердое тело —раствор в общем сходна с адсорбцией на поверхности твердое тело —газ, но она сильно усложняется наличием третьего компонента — среды, молекулы которой также могут адсорбироваться на поверхности адсорбента и, следовательно, являются конкурентами молекул адсорбируемого вещества — адсорбтива. Таким образом, адсорбция этого вида является всегда адсорбцией из смеси. Кроме того, адсорбция на границе раздела твердое тело — раствор всегда усложняется взаимодействием молекул адсорбтива с молекулами среды. [c.269] Зависимость молекулярной равновесной адсорбции из раствора на твердом теле от концентрации адсорбтива характеризуется изотермой адсорбции и для достаточно разбавленных растворов выражается уравнением Фрейндлиха или уравнением Ленгмюра. [c.270] На адсорбцию из растворов сильно влияют полярность и пористость адсорбента, природа среды, температура, концентрация раствора. Неполярные адсорбенты, как правило, лучше адсорбируют неполярные адсорбтивы, полярные адсорбенты — полярные ад-сорбтивы. [c.270] Влияние пористости адсорбента зависит от соотношения размеров пор адсорбента и молекул адсорбтива. При увеличении пористости адсорбента адсорбция малых молекул адсорбтива из растворов обычно возрастает, так как мелкопористые адсорбенты обладают большим избирательным действием и влияние химической природы поверхности у них повышено. Однако эта зависимость соблюдается лишь в том случае, когда молекулы адсорбтива достаточно малы и могут легко проникать в поры. Крупные молекулы адсорбтива не могут попасть в узкие поры адсорбента, и адсорбция уменьшается или, во всяком случае, чрезвычайно сильно замедляется. [c.270] С увеличением разности полярностей растворимого вещества и раствора, т. е. с уменьшением растворимости вещества, способность его к адсорбции возрастает. [c.270] Дифильные молекулы поверхностно-активного вещества должны ориентироваться на границе раздела адсорбент — среда таким образом, что полярная часть молекулы обращается к полярной фазе, неполярная часть — к неполярной. [c.270] При ионной адсорбции микроучастки поверхности, несущие определенный заряд, адсорбируют противоположно заряженные ионы. При этом ионы электролита, несущие противоположный знак, непосредственно не адсорбируются, но под действием сил электростатического притяжения остаются вблизи адсорбированных ионов, образуя с ними на поверхности адсорбента так называемый двойной электрический слой. [c.271] Вернуться к основной статье