Количественные способы выражения адсорбции
1) Абсолютная (А) – количество вещества в поверхностном слое, отнесённое к единице площади поверхности или массы адсорбента
Cs – конденсация в-ва в поверхностном слое
Vs – объём поверхностного слоя
S – площадь адсорбента
m – его масса
Vs/S = h – толщина поверхностного слоя
Тогда A=Cs*h
2) Избыточная или Гиббсовская адсорбция Г – избыток везества в поверхностном слое по сравнению с его содержанием в равном объёме объёмной фазы
Cs – конц-я р-рённого в-ва в поверхностном слое
Cv – в объёмной фазе
Если Cs>>Cv, то A=Г
3) Удельная адсорбция (а) – количество вещества или его масса, отнесённая к массе адсорбента
Классификация адсорбционных процессов
В зависимости от природы сил кот.д-ют между адсорбентом и адсорбатом различают след.виды адсорбции:
1) Физическая
Она обусл.молекулярн.силами притяжения Ван-дер-Ваальса
Суммарная энергия этих сил (Е) складывается из ориентацион.составляющей (Е), индукцион.составляющей (Еинд), дисперсион.сост. (Едис):
Е=Еф+Еинд+Едис
Ориентацион.сост.хар-зует д-е сил притяжения между (?) молекулами адсорбата. Индукционн.сост.хар-зует взаим-е между полярными и неполярными молекулами, которые приобретают наведённый дипольный момент.
Дисперсион.сист.х.взаимодействие между неполярными молекулами адсорбата и адсорбента. Физическая адсорбция обратима.
Пример:
С+СН3СООН
С*СН3СООН
При десорбции С*СН3СООН=С+СН3СООН
Адсорбция происходит между молекулами, наход.в разных фазах.
1) Для неё характерна низкая (?) и малая специфичность, т.е.на полярн.адсорбентах может адсорбироваться полярный адсорбат, она определяется пористостью.
2) Хим.адсорбция или хемосорбция
Протек.на тв.адсорбентах и происходит в результате хим.взаим-я между адсорбатом и адсорбентом, в результате чего обр-ся новое поверхностное хим.содержание.
Особенности хемосорбции:
1. Она необратима. Напр:
С ростом температуры эта адсорбция увеличивается.
2. Она специфична
Характеризуется высокой теплотой адсорбции и опред.кристаллич.:структурой адсорбента
Сравнительная характеристика физич.и химич.адсорбции
Виды зависимости адсорбции
Существуют следующие виды зависимостей адсорбции:
1) Изотерма
A=f(C) или A=f(p)
2) Изобара
A=f(T)р
3) Изопикна
A=f(T)с
Изостера с (или р)
с=f(T)а
р=f(T)а
Основным критерием оценки адсорбцион.св-в адсорбента является изотерма адсорбции.
Осн.изотермы адсорбции
III уч.: 1/n=0
Это уравнение справедливо только для области средней конц-ии или давлений, где 1/n играет роль константы
II уч.: А=kc^1/n
Лекция №7.
«Изотерма полимолекулярной адсорбции»
(БЭТ)
Уравнение изотермы
Применяется при изучении адсорбции газов или паров на твёрдых адсорбентах. Т/д-ское уравнение адсорбции на гр.раздела р-р-газ(воздух) Гиббса
Адсорбция на гр.р. р-р-газ имеет ряд особенностей:
1) На поверхности жидкого адсорбента отсутствуют активные адсорбционные центры, так как она энергетически однородна
2) Молекулы адсорбата могут перемещаться на поверхности жидк.адсорбента – она является нелокализованной адсорбцией.
3) На поверхности жидкости при адсорбции оказывается тот компонент из р-ра, кот.в наибо.степени снимает её поверхностное натяжение.
Адсорбция поверхности жидкости связана с величиной поверхностного натяжения фундаментал.адсорбции уравнением Гиббса:
Это уравнение выражает условие равновесия при адсорбции между поверхностным слоем и объёмными фазами.
Из него вытекают 2 основных вывода:
1) Процесс накопления в-ва в поверхностном слое сопровождается убылью свободной поверхностн.энергии с одновременным увеличением хим.потенциала аодсорбционного вещества.
2) Усл-ю равновесия поверхностного слоя и объёмной фазы отвечают минимум энергии Гиббса, а минимуму жнергии Гиббса при данной величине адсорбции отвечает равновесие между механическими и химическими шлами.
Ур-е исп-ся для многокомпонентных систем.
Величину адсорбции вычисл.с исп-ем этого уравнения сложно, поэтому на его основе выводится уравнение Гиббса для разбавл.р-ром двухкомпонентной системы (р-тель и р-рённое в-во).