ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра из "Курс коллоидной химии" Различают адсорбцию газа на твердом теле, адсорбцию растворенного вещества на границе раствор — газ и, наконец, адсорбцию растворенного вещества на границе твердое тело — раствор. [c.88] Адсорбция газа на твердом теле. является простейшим случаем адсорбции, так как система газ — твердое тело состоит всего из двух компонентов. Поэтому адсорбция газа твердым телом, особенно удобна для теоретического рассмотрения явления адсорбции. [c.88] Имеется несколько теорий физической адсорбции, из которых рассмотрим прежде всего теорию мономолекулярной адсорбции. Теория эта была предложена в 1915 г. американским ученым Ленгмюром, но, как отмечает сам Ленгмюр, им использованы представления об адсорбционных силах, впервые выдвинутые русским ученым Л. Г. Гурвичем. [c.88] При разработке теории Ленгмюр исходил из следующих положений. [c.88] В результате большой ненасыщенности силового поля около таких пиков и выступов эти участки обладают способностью удерживать налетающие молекулы газа, причем центр тем более активен, чем ненасыщеннее молекулы адсорбента на его поверхности. [c.89] Атомы никеля, связанные с поверхностным слоем одной связью, благодаря большой ненасыщенностр адсорбируют молекулы ад-сорбтива сильнее или в большем количестве, чем атомы никеля, связанные с поверхностью двумя связями. В свою очередь, на последних адсорбция проходит интенсивнее, чем на атомах никеля, связанных с поверхностью большим числом связей. [c.89] Ряд исследователей считает также, что активными центрами являются ребра и углы кристаллов и границы зерен в микроне-однородном или, как говорят, микрогетерогенном адсорбенте, около которых образуются особенно интенсивные силовые поля. То, что ребра и углы кристаллов обладают повышенной способностью адсорбировать молекулы адсорбтнва, можно показать на следующем примере. Если поместить кристалл медного купороса в спиртовый раствор сероводорода, то почернение кристалла из-за образования сульфида меди всегда начинается с углов и ребер. [c.89] Обычно принимают, что активные центры занимают лишь незначительную часть поверхности адсорбента. Эту точку зрения подтверждает то обстоятельство, что количество яда, отравляющего катализатор, как правило, гораздо меньше того количества, которое потребовалось бы для покрытия ядом всей адсорбционной поверхности. [c.89] Время пребывания молекулы в адсорбированном состоянии на активном центре в значительной степени зависит от температуры. При низких температурах это время может быть очень большим. При высоких температурах порядка 1000—2000°С время пребывания молекулы в адсорбированном состоянии может равняться всего миллионным долям секунды. [c.90] Исходя из приведенных выше положений, Ленгмюр смог дать общее уравнение изотермы локализованной адсорбции, пригодное как для описания адсорбции газов, так и растворенных веществ. [c.90] Уравнение Ленгмюра хорошо описывает изотерму адсорбции, давая при малых и больших значениях р приблизительно прямолинейные участки на графике, чего не дает уравнение Фрейндлиха. [c.91] В самом деле, при малых давлениях в знаменателе уравнения (IV, 11) можно пренебречь членом kp, весьма малым по сравнению с единицей, и уравнение Ленгмюра принимает вид, тождественный с уравнением Генри, которому подчиняется распределение вешества между двумя фазами а = a an kp = Кр. Таким образом, при малых р адсорбированное количество вещества прямо пропорционально равновесному давлению. Этот случай соответствует начальному почти прямолинейному участку изотермы. При больших значениях р в знаменателе уравнения Ленгмюра можно, наоборот, пренебречь единицей, и тогда уравнение примет вид а = Ямакс. т. е. адсорбированное количество вещества перестает зависеть от давления, что отвечает относительно прямолинейному участку изотермы, идущему почти параллельно оси давлений. [c.91] Так как при физической адсорбции всегда выделяется тепло, т. е. О О, то из уравнения (IV, 13) следует, что с ростом температуры константа равновесия должна уменьшаться. Это происходит из-за увеличения кинетической энергии молекул и возрастания вследствие этого десорбции. Отсюда становится понятным, почему адсорбция газов при высоких температурах и не слишком высоких. давлениях незначительна, а предел адсорбции в этих условиях не достигается (см. рис. IV, 1). [c.92] Однако некоторые случаи физической адсорбции не могут быть объяснены положениями теории мономолекулярной адсорбции и требуют принципиально иного подхода с позиций полимолекулярной адсорбции. . [c.92] Вернуться к основной статье