Основные характеристики адсорбции
|
Физическая адсорбция |
Хемосорбция |
чем обусловлена |
физическими силами (силы Ван-дер-Ваальса и водородные связи) |
химическими силами между адсорбентом и адсорбатом |
стехиометрические соотношения |
отсутствуют |
существуют определенные стехиометрические соотношения |
теплота адсорбции |
мала, близка к теплоте испарения, составляет 10-40 кДж/моль |
велика, 40 - 400 кДж/моль |
температура |
с повышением температуры уменьшается |
повышение температуры способствует процессу хемосорбции |
специфичность |
мало специфична, слабо зависит от природы адсорбента |
специфична, часто образуется поверхностное химическое соединение на поверхности адсорбента |
Продолжение таблицы 9.2
обратимость |
обратима (что адсорбируется, то и десорбируется) |
часто необратима (вместо адсорбированного вещества часто десорбируется другое соединение) |
скорость |
быстро, с течением времени уменьшается |
чаще замедлена, что связано с прохождением энергетического барьера |
локализация |
не локализованная (молекулы адсорбата способны перемещаться по поверхности адсорбента) |
локализованная (молекулы адсорбата связаны с адсорбентом за счет прочных химических связей) |
Хемосорбцию можно определить как процесс образования двумерного химического соединения, не идущий, в отличие от обычной химической реакции, в глубину объемной фазы. Например: хемосорбция кислорода на угле и графите (в результате окисления поверхностных атомов углерода образуются, в зависимости от условий, те или иные поверхностные оксиды, изображенные следующими формулами):
Прочная пленка оксида препятствует дальнейшему проникновению кислорода вглубь твердой фазы.
Не существует четкой границы между физической адсорбцией и хемосорбцией. На практике обычно осуществляются промежуточные варианты: основная масса вещества связывается с адсорбентом слабо (физическая адсорбция), а небольшая часть прочно (хемосорбция).
Основные экспериментальные зависимости адсорбции
Т2 > Т1 А=fT(C), A=fT(p) |
1. Изотерма адсорбции – зависимость адсорбции от равновесного давления или равновесной концентрации при Т=const. С повышением температуры увеличивается десорбция, следовательно, адсорбция уменьшается. |
А=fС(Т), A=fр(Т) |
2. Изобара (изопикта) адсорбции – зависимость адсорбции от температуры при постоянной концентрации или давлении адсорбата (С, р=const): 1 – изобара при физической адсорбции, 2 – при хемосорбции. |
С=fА(Т), р=fА(Т) |
3. Изостера адсорбции – зависимость концентрации или парциального давления от температуры при постоянной величине адсорбции А=const (расчетная зависимость, позволяющая определить теплоту адсорбции). |
Наиболее распространенной зависимостью, получаемой экспериментально, является изотерма адсорбции, так как проще всего обеспечить постоянство температуры.