Лекція № 15
Тема: Сорбційні процеси, їх класифікація, адсорбція на межі тверде тіло – газ.
Мета: Вивчити основні сорбційні процеси, вміти їх відрізняти. Знати класифікацію сорбційних процесів, приводити приклади. Вміти підбирати адсорбент та адсорбтив для адсорбції на межі тверде тіло-газ, знати фактори, які впливають на цей процес.
Поверхневі явища. Сорбційні процеси, їх класифікація, адсорбція на межі різноманітних фаз.
Явище концентрації молекул однієї речовини на поверхні іншої називається сорбцією.
Класифікація сорбціоних процесів:
адсорбція;
абсорбція;
хемосорбція;
капілярна конденсаці.
Адсорбція - це самодовільне підвищення концентрації молекул однієї речовини на поверхні іншої за рахунок зниження сумарної вільної поверхневої енергії.
Будь - яка вільна енергія прагне до свого мінімального значення. Та речовина, на поверхні якої адсорбується молекула іншої речовини називають адсорбентом, а та речовина, молекула якої адсорбується, називають адсорбтивом.
Адсорбенти - це будь - які тверді або рідкі речовини (тільки не гази, оскільки вони не мають поверхні).
Адсорбтивом може бути будь - яка газоподібна, рідка та тверда речовина.
Борошно - це адсорбент, воно може адсорбувати пар (адсорбтив газоподібний), а може адсорбувати воду (адсорбтив у рідкому стані) і може адсорбувати інші порошинки борошна - відбувається комкування (адсорбтив у твердому стані).
Адсорбція - процес екзотермічний, завжди супроводжується виділенням тепла. Комплекс адсорбента з адсорбтивом називається адсорбатом. Наприклад: волога сіль, борошно, тісто.
Адсорбція - процес зворотнійй, зворотній процес називається десорбцією.
Отже, адсорбція - процес рівноважний.
Умови рівноваги:
адсорбція
а
дсорбент
+ адсорбтив адсорбат + Q
ккал
десорбція
Таку рівновагу можливо змістити, вона підкоряється принципу Ле-Шательє.
Змінюючи температуру, концентрацію адсорбенту і адсорбтиву, рівновагу можливо змістити. Якщо температуру знизити, то рівновага буде змінюватися у бік адсорбції. Якщо температуру підвищувати, то у бік десорбції. При збільшенні концентрації адсорбенту або адсорбтиву рівновага зміщується у бік адсорбції.
Крім адсорбції, відомі інші сорбційні процеси: абсорція, хемосорбція та капілярна конденсація.
Абсорбція - це явище об’ємне, фізичне. Наприклад: зволоження печива починається з адсорбції, а завершується абсорцією, а саме зволоження йде по всій масі. Абсорбція - газування (карбонізація) води, пива, шампанського.
Хемосорбція - це явище може бути і поверхневим, і об'ємним, але це хімічне явище, наприклад: на поверхні металів внаслідок хемосорбції утворюється окисна плівка.
Капілярна конденсація - це таке явище, при якому пари легколетких речовин, адсорбуючись у капілярах адсорбенту, конденсуються адсорбтив – переходячи з газоподібного стану у рідкий стан. Капілярна конденсація знайшла використання у тих виробництвах, де працюють з легколеткими речовинами, де багато парів цих речовин у повітрі приміщень виробництва. Так використовують капілярну конденсацію для очищення повітря і для збирання легколетких дорогих речовин. Вона дає можливість повторно використовувати ці речовини у виробництві.
Наприклад: у гумовому виробництві використовують дорогий авіаційний бензин. Його не випускають у повітря, а збирають капілярною конденсацією.
Відомі такі види адсорбції: в залежності від агрегатного стану адсорбенту і межі середовища (на першому місці адсорбент, на другому - адсорбтив).
1) Адсорбція на межі поділу фаз: тверде тіло - газ (сіль адсорбує воду з повітря);
2) Адсорбція на межі: тверде тіло - рідина
3) Адсорбція на межі: рідина - газ
4) Адсорбція на межі: рідина - рідина.