Также смотр. Этот вопрос в «Коллоквиум по химии»
Адсорбционные равновесия на неподвижных границах раздела твёрдых фаз. Физическая адсорбция и хемосорбция
Все поверхности раздела в зависимости от агрегатного состояния граничных фаз делят на два класса:
1) подвижные поверхности раздела между жидкостью и газом ( ж- г)и двумя несмешивающимися жидкостями ( ж-ж).
2) неподвижные поверхности раздела между твердым телом и газом (т-г), твердым телом и жидкостью (т-ж), тверд. Телом и тверд. Телом (т-т).
Граница раздела фаз газ-твердое тело
Внутри твердого тела, частицы, образующие его решетку правильно чередуются в соответствии с его кристаллической структурой, причем силы их взаимодействия уравновешены. Состояние частиц на поверхности твердого тела иное, вследствие чего поверхность твердого тела притягивает молекулы вещества из соседней газовой фазы. В результате концентрация этого вещества на поверхности становится больше, чем в объеме газа, т.е. газ адсорбируется поверхностью твердого тела.
Типы адсорбционных взаимодействий
Взаимодействие между частицами адсорбата и адсорбента может иметь различный характер, в зависимости от этого различают несколько видов адсорбции.
Физическая адсорбция обусловлена силами Ван-дер-Ваальса, возникающими между частицами адсорбата и адсорбента. Она обратима и уменьшается с ростом температуры.
Химическая адсорбция (хемосорбция ) обусловлена химическими силами. Она необратима и увеличивается с ростом температуры (например, адсорбция кислорода на поверхности металла)
|
|
|
Адсорбция происходит на поверхности раздела газ/твердое тело, раствор/твердое тело, газ/жидкость, жидкость/жидкость.
Адсорбция бывает мономолекулярная (на поверхности раздела образуется слой адсорбата толщиной в одну молекулу) и полимолекулярная (на поверхности раздела образуется полимолекулярный слой адсорбата)
Вещество, на поверхности которого происходит Адсорбция, называется адсорбентом, а поглощаемое из объёмной фазы — адсорбатом. В зависимости от характера взаимодействия между молекулой адсорбата и адсорбентом А. принято подразделять на физическую А. и хемосорбцию. Менее прочная физическая А. не сопровождается существенными изменениями молекул адсорбата. Она обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия, которые связывают молекулы в жидкостях и некоторых кристаллах и проявляются в поведении сильно сжатых газов. При хемосорбции молекулы адсорбата и адсорбента образуют химические соединения. Часто А. обусловлена и физическими и химическими силами, поэтому не существует чёткой границы между физикой А. и хемосорбцией.
|
|
|
Адсорбированные молекулы рано или поздно покидают поверхность молекулы — десорбируются. Время, в течение которого молекула находится на поверхности, называется временем Адсорбции Времена А. могут колебаться в очень широких пределах. Скоростью А. (соответственно скоростью десорбции) называется количество молекул, адсорбирующихся (или десорбирующихся) за единицу времени, оба значения величин относят к единице поверхности или массы адсорбента. Скорость хемосорбции, как и скорость любого химического процесса, чаще всего увеличивается с повышением температуры. Если скорости А. и десорбции равны друг другу, то говорят, что установилось адсорбционное равновесие. В состоянии равновесия количество адсорбированных молекул остаётся постоянным сколь угодно долго, если неизменны внешние условия (давление, температура и др.).
Адсорбция из растворов. Уравнение Ленгмюра. Зависимость величины адсорбции от различных факторов.
Уравнение Ленгмюра описывает количественно адсорбцию на подвижной и неподвижной ганицах раздела сред.
Зависимость величины адсорбции от:
1. присутствие третьего компонента- растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбата за места на поверхности адсорбента
|
|
|
2. взаимодействие между молекулами адсорбата и растворителя
3. электростатическое взаимодействие между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если он является электролитом.
Значение адсорбции
Адсорбция — всеобщее и повсеместное явление, имеющее место всегда и везде, где есть поверхность раздела между фазами. Наибольшее практическое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ и адсорбция примесей из газа либо жидкости специальными высокоэффективными адсорбентами. В качестве адсорбентов могут выступать разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью: пористый углерод (наиболее распространённая форма — активированный уголь), силикагели, цеолиты а также некоторые другие группы природных минералов и синтетических веществ.
Адсорбция (особенно хемосорбция) имеет также важное значение в гетерогенном катализе. Пример адсорбционных установок приведён на странице азотные установки.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 373; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!