2. Адсорбция. Удельная адсорбция. Уравнение Ленгмюра, его линейная аппроксимация.

Сорбция – процесс самопроизвольного поглощения твердым телом или жидкостью веществ из окружающей среды; гетерогенный процесс, протекающий на границе раздела фаз

Сорбция, которая сопровождается концентрированием вещества на поверхности сорбента – адсорбцией.

Адсорбция: в отличие от абсорбции адсорбция связана с поглощением вещества на поверхности раздела контактирующих фаз. При адсорбции различают адсорбент – вещество, на поверхности которого протекает адсорбция и адсорбат – компонент, который концентрируется на поверхности адсорбента

Адсорбция бывает:

Физическая – обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия между молекулами и ионами поглощаемого вещества с поверх. адсорбента. Благодаря незначительной энергии физическая адсорбция всегда обратима и сопровождается экзотермичностью.

Химическая – не обратима, связана с химическим взаимодействием адсорбента и адсорбата (Эсв = 400 кДж/моль).

На практике чаще всего используют для поглощения газов, паров, растворимых веществ – твердые адсорбенты (сажа, активированный уголь, аморфный SiO₂, Al₂O₃ и т д). количественно адсорбция характ.удельной адсорбцией Г – равновесное количество поглощаемого вещества на единицу поверхности или массы твердого адсорбента

Адсорбция – чисто поверхностный процесс – молекулы сорбируемого вещества покрывают поверхность адсорбента мономолекулярным слоем.

Количество поглощаемого газа или пара в твердых сорбентах зависит от следующих факторов: природы и площади поверхности сорбента, природы поглощаемого газа или пара, концентрации или плотности газа (пара).

При физической адсорбции многокомпонентной газовой смеси лучше сорбируется тот газ, который легче сжимается (повышение температуры кипения). Т к физическая сорбция – экзотермический процесс, то с ростом температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье эффективность адсорбции резко уменьшается. Зависимость удельной адсорбции от концентрации (давления) описывается изотермой Ленгмюра

Г = Г бесконеч * КС/ 1+КС, где

Г бесконеч – максимальная удельная адсорбция, К – константа сорбционного равновесия, С – равновесная концентрация, установившаяся в растворе.

При низких концентрациях в растворе знаменателем можно пренебречь Кс<<1, тогда уравнение принимает вид Г = Г бесконеч КС, т е удельная адсорбция прямо пропорциональна равновесной концентрации. При очень больших С, КС>>1 тогда удельная адсорбция Г => Г бесконеч

Таким образом изотерма Ленгмюра имеет вид

1/Г = f (1/c)-прямая

y = kx + b

зависимость от t- адсорбция процесс экзотермический протекает с выделением теплоты. Поэтому в соответствии с принципом Ле-Шателье с повышением t удельная адсорбция уменьшается.

Билет 4

1. 4.Электронное строение атомов. Корпускулярно-волновой дуализм электронов. Атомная орбиталь. Энергетические уровни и подуровни. Квантовые числа, их физический смысл.

Электронное строение атома.

В атоме, с точки зрения механики, электрон рассматривается одновременно и как частица(имеет массу и заряд) и как волна(явление дифракции)или как говорят, обладает корпускулярно-волновым дуолизмом.

Область околоядерного пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона -атомная орбиталь .В этой области как бы «размазан» заряд электронов.

Электроны с приблизительно равной энергией, находящиеся приблизительно на одинаковом расстоянии от ядра, образуют электронный слой(энергетический уровень). В пределах одного энергетического уровня электроны могут незначительно различаться по энергии, располагаясь на различных энергетических подуровнях.

Движение электронов в атоме описывается волновым уравнением Шредингера, решение которой- волновая функция пси (Ψ)- может быть отображено набором целых чисел, называемых квантовыми числами.

Главное квантовое число (n)-принимает значение натуральных чисел, показывает на каком энергетическом уровне от ядра расположен электрон.

Орбитальное(побочное) квантовое число(l)-зависит от n, принимая значения от 0 до n-1 включительно. Показывает на каком энергетическом подуровне находится электрон, определяет форму орбитали электрона. Число значений l для данного n показывает число подуровней на данном энергетическом уровне.

Числовым значениям l поставлено в соответствии буквенное обозначение.

s – 1 подуровень, электронов на нем 2

p–3 подуровня, электронов на них 6

d–5 подуровней, электронов на них 10

f–7 подуровней, электронов на них 14

Электронное строение атомов всех хим. элементов описывается четырьмя видами орбиталей: s, p, d, f. Электроны, располагающиеся на s подуровне- s электроны, и т. д

Магнитное квантовое число зависит от l, принимает целые значения от –l…., 0….,+l. Определяет взаимную ориентацию орбиталей. Число значений определяет число орбиталей на данном подуровне.

Для полного описания электрона в атоме потребовалось ввести четвертое квантовое число-

Спиновое квантовое число которое принимает 2 значения ±0,5. В приближенной форме можно сказать, что отражает возможность вращения электрона вокруг своей оси как по часовой стрелке, так и против нее.