2. Сорбциялық құбылыстардың жалпы сипаттамасы. Сұық – газ бөліну шекарасындағы адсорбция. Гиббс теңдеуі.
Гетерогендік жүйелердің бөлу беттерінде болатын құбылыстардың ішінде теориялық жəне практикалық жағынан маңызы зор көп тараған құбылыстардың бірі – сорбциялық құбылыстар. Сорбция деп бір заттың басқа бір затқа өздігінен жұтылу құбылысын айтады. Сорбциялық құбылыстар сорбтивтің қозғалатын бөлшектерінің сорбентке қаншалықты терең енгеніне жəне олардың арасындағы əрекеттесу шамасына байланыстыəртүрлі болып келеді де , соған лайықты əр түрлі аталады. Барлық сорбциялық құбылыстар бөлу беттерден басталғанымен олар екі түрлі аяқталуы мүмкін.
Сорбтивтің қозғалатын бөлшекетррі сорбенттің бүкіл көлеміне, иə тек олардың беттік қабатында ғана жиналады. Бірінші жағдайдағы сорбцияны көлемдік сорбция, иə адсорбция дейді де, ал екінші жағдайдағысын-беттік сорбция, иə адсорбция дейді.
Мысалы: Н2-нің Рt-да жұтылуы адсорбциялық құбылыс болса, ал оның Pd-де жұтылуы – абсорбуциялық құбылыс. Адсорбция кезінде жұтатын жəне жұтылатын заттарды адсорбент жəне адсорббтив деп атайды. Кейбір оқулықтарда адсорбиывтің орнына адсорбат деп атайды, дұрысы адсорбтив. Олай дегеніміз адсорбат деп кейбір ғалымдар адсорбтивтің адсорбцияланған күйін (яғни адсорбентпен бірге қарастырған жағдайды) қарастырады. Адсорбцияның дисперстік жүйелер үшін маңызы көп. Коллоидтық жүйелердегі лиозольдердің коагуляциясы, коллоидтық тұнбалардыңпептизациясы , бөлшектердің зарядтарының өзгеруі сол сияқты т.б. құбылыстар адсорбциямен өте тығыз байланысты.газдардың көмірдегі адсорбциясын ХІХ ғасырда неміс ғалымы Шееле байқаған болатын. Ерітінділердің адсорбциясын ең бірінші 1785 жылы орыс академигі Г.Е. Ловиц көрсеткен болатын. 1814 жылы франциялық ғалым Соссюр барлық саңлаулы қатты денелердің газдарды жұта алатындығын жəне бұл құбылыс кезінде жылу шығатынын тапты. Соссюр оңай қысылатын (сұйылатын) газдардың жақсы адсорбцияланатынын байқады. ХІХ ғасырдың аяқ кезінде Гиббс адсорбцияның жалпы термодинамикалық теориясын жасады. ХХ-ғасырда адсорбция құбылыстарын Лэнгьюр, Поляни Брунауэр, Де-Бур, ал Кенңес яодағында Л.Т. Гурвич, Н.А. Шилов, М.М. Дубинин, А.В. Киселев сияқты т.б. ғалымдар түпкіілікті зерттеді. Зелинский 1915 жылы противогазды ойлап тапты. Сұйық-газ жанасу шегіндегі адсорбцияны қатты дене — газ жанасу шегіндегі адсорбция процесімен салыстырсақ, ол өзіне тән кейбір сипаттамаларымен ерекшеленеді екен. Біріншіден, сұйық бетіндегі бөліктердін, бірдей немесе бір сипатта болуы адсорбтив молекулаларыньщ белгілі бір бөліктерге бағытталуын, жиірек шорырлануын болдырмайды. Екіншіден, адсорбтив молекулалары-ның сұйықтағы беткі қабатта емін-еркін жылжып, жылулық қоз-галыста болуға мүмкіндігі бар. Сол сияқты қатты адсорбенттің беткі қабатын анықтаудан сұйықтың адсорбциялайтын беткі қа-батының ауданын (5) дәл есептеп, өлшеу жеңіл.Суйық—газ жа-насу шегіндегі адсорбция процесінің тағы да бір ерекшелігі, ол адсорбция құбылысы жүріп жатқан сәттегі беттік энергиянын, өз-геруін тікелей өлшеп табу мүмкіндігінің болатындығы.
Барлық еритін заттар өздерінін суйык, —газ жанасу шегіндегі адсорбциялану қабілетіне қарай екі топқа бөлінеді: беттік активті заттар; беттік активсіз заттар.
Беттік активті заттардың (БАЗ) беттік керілуі еріткіштікінен аз болуы керек. Олардың ерігіштік қабілеті нашар болады және де жеке молекулалық өте жұқа адсорбциялық қабат пайда бола-тындықтан, ол адсорбент бетінін. қасиеттерін күрт өзгертеді. Яғни үстіңгі қабаттың керіліс күшін томендететін заттарды айтамыз. Оларға : спирт, альдегид, карбон қышқылы, белок , сабын жатқызамыз. Беттік активсіз заттардың ерекшелігі мен сипаты: еріткішпен салыстырғанда, беттік керілуі артық және жақсы ериді. Оларға барлық бейорганикалық электролиттер жатады: қышқылдар, негіздер, тұздар, құмырысқа кышқылы (НСООН), аминсірке қышкылы (Н2МСН2СООН) сияқты кейбір органикалық қосылыстар. Ендеше беттік активсіз заттар суда ерігенде, судың беттік керілуін жоғарылатады, өйткені олар өзінің полюсті бөлігімен сүдың ішкі жағына ортасына ұмтылады да ерітінді бетіндегі концентрация төмендейді. Яғни үстіңгі қабаттың керіліс күшін көбейтетін заттар. Оларға : қант, глицерин, көптеген бейорганикалық заттар жатады.
Гиббс теңдеуі Еріген зат сұйық бойымен беттік керілісінің шамасы ең төмен болатындай етіп, тарайды. Гиббс концентрацияға байланысты адсорбция мен беттік керіліс өзгерісі арасындағы тәуелділікті көрсететін теңдеуді есептеп шығарды : Г = C/RT * d гамма / d C Г-адсорбцияланған зат мөлшері; R- газ тұрақтысы 8, 313 эрг/моль ; гамма-беттік керіліс
11 билет 1. Бейэлектролиттер ерітіндісінің коллигативтік қасиеттері. Ерітінді қайнау температурасының жоғарылауы. Эбуллиоскопия. Сұйықтық буының қысымы атмосфералық қысымға теңескенде ол қайнай бастайды. Ал жоғарылған саын қысым төмендейді ( тез қайнайды) К–егер қайнау температурасының өзгерісі қарастырылғанда эбулиоскопиялық, ал қату температурасына қатысты – криоскопиялық константа деп аталады.
Сұйық қайнау үшін оның қаныққан буының қысымы сыртқы атмосфералық қысымға тең болуы керек, ал қатуы үшін оның қатты фазасының буының қысымы қаныққан буының қысымымен теңесуі керек.
Еріткішке бір затты еріткенде оның қайнау температурасы жоғарлайды.Өйткені еріген зат ерітінді бетіндегі еріткіш буының қысымын азайтады, ал бұл қысым атмосфералық қысымға теңесуі үшін оны қыздыру қажет болады.
Эбулоскопия- ерітінділердің қайнау температурасын өлшеу процесі, олардың ерітіндісімен салыстырғанда қайнау температурасының жоғарылауына негізделген. Еріткіштің молекулалық салмағын, еріткіштің белсенділігін, диссоциация дәрежесін (немесе изотоникалық коэффициентті) анықтау үшін қолданылады.
Сұйықтықтың қайнау температурасы сұйықтықтан жоғары бу қысымы сыртқы қысымға тең болатын температурасы болып табылады. Сонымен қатар, ұшпа емес заттың ерітіндісінен жоғары бу қысымы толығымен еріткіштің бу қысымымен анықталады және Raoult заңына сәйкес теңдеу арқылы көрсетілуі мүмкін: p1= p1 0 * x1 M = k ортасы * mзат 1000 / Tқайн үшб m еріткіш