Беттік белсенді және инбелсенді заттар. Адсорбцияның механизмі

Адсорбция кезінде бос беттің бөлігін адсорбат молекулалары иеленеді (боялған облыстар), яғни адсорбенттің бос беті азаяды. Бұл беттің еркін энергиясының азаюына әкеледі, себебі ((3) теңдік бойынша).

Беттік белсенді заттар (ББЗ) дегеніміз бетте адсорбциялану арқылы беттің еркін энергиясын азайтатын, сәйкесінше беттік керілісті де азайтатын заттар.

Бұларға адсорбент бетін шұғыл азайта алатын, ірі тармақталған молекулалы заттар жатады.

Беттік инбелсенді заттар (БИНБЗ) дегеніміз басқа заттың көлемінде жинақтала отырып, адсорбент бетін ұлғайтатын заттар. Сондықтан олар беттің және беттік керілістің артуын туындатады.

графикалық тәуелділігіне сәйкес адсорбция мен беттік керілістің арасында байланыс бар.

тәуелділігі Гиббс теңдігімен өрнектеледі:

– беттік керілістің градиенті.

Беттік керілістің градиенті дегеніміз концентрацияның өзгеуіне сәйкес беттік керілістің өзгеруі.

Гиббс теңдігіне сәйкес адсорбция реагенттердің табиғатына, температураға және адсорбаттың концентрациясына тәуелді.

Гиббс теңдігінің анализі:

• егер , онда , себебі беттегі концентрация көлемдегі концентрациядан кем

• егер , онда , себебі себебі беттегі концентрация көлемдегі концентрациядан артық

Адсорбция мен беттік керіліс арасындағы тәуелділік

Беттік керілістің концентрацияға тәуелділігі келесі теңдіктермен өрнектеледі:

• Шексіз сұйылтылған (бесконечно разбавленный) ерітінділер үшін адсорбция Генри заңына бағынады: г

Генри теңдігін Гиббс теңдігімен бірге шешу арқылы табамыз:

• Сұйылтылған ерітінділер үшін Ленгмюр және Гиббс теңдіктерін бірге шеше отырып табамыз:

–Шишковский изотермасы

Сонымен, Генри және Шишковский изотермаларына металл балқымалары бағынады.

• Қойылтылған (концентрацияланған) жоғары температуралы балқымалар үшін беттік керілістің концентрацияға тәуелділігін Жуховицкий қожды металлургиялық балқымалар арқылы зерттеген:

- Жуховицкий изотермасы

– компоненттердің адсорбциялық потенциалдары.

– еріткіштің, яғни адсорбаттың мольдік үлесі

Жуховицкий анализіне сәйкес:

• егер

• егер

Бақылау сұрақтары:

1. Физикалық ұғымдар: беттік керіліс, беттік белсенді және инбелсенді заттар

2. Генри изотермасын талдау.

3. Шишковский изотермасын талдау.

4. Жуховицкий изотермасын талдау.

Глоссарий:

1. Беттік керіліс – адсорбенттің бірлік бетінің артық еркін энергиясы.

2. Беттік белсенді заттар (ББЗ) – бетте адсорбциялану арқылы беттің еркін энергиясын азайтатын, сәйкесінше беттік керілісті де азайтатын заттар.

3. Беттік инбелсенді заттар (БинБЗ) – басқа заттың көлемінде жинақтала отырып, адсорбент бетін ұлғайтатын заттар.

4. Беттік керілістің градиенті – концентрацияның өзгеуіне сәйкес беттік керілістің өзгеруі.