29. Потенциальная кривая адсорбированной молекулы. Теплота адсорбции.

Потенциальная кривая для адсорбции атома аргона на базисной грани графита. При физической адсорбции теплота адсорбции

моль

При хемосорбции теплота адсорбции близка к тепловому эффекту химических реакций: Е_адс = 50...500

30. Адсорбционное равновесие. Время жизни адсорбированной молекулы.

При некоторой температуре Т наступает адсорбционное равновесие, когда скорость адсорбции равна скорости десорбции. Рассмотрим — время жизни молекулы в адсорбированном состоянии. Для аргона на грани графита Среднее время жизни адсорбированной молекулы сильно зависит от температуры и связано с теплотой адсорбции:

— период колебаний адсорбированной молекулы в направлении поверхности.

31. Многомолекулярная локализованная адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра.

Мономолекулярная адсорбция — адсорбция происходит в один слой. Локализованная адсорбция — если адсорбированные молекулы закреплены на адсорбционных центрах и при этом выделяется максимум энергии.

Модель Ленгмюра: 1) Если молекула попадает на свободный адсорбционный центр, то она остается на нем. 2) Если молекула попадает на занятый адсорбционный центр, то она уходит с поверхности. 3) Адсорбирование имеет место только на определенные адсорбционные центры. 4) Если все адсорбционные центры заняты, то наступает предел адсорбции.

- число адсорбционных центров на единицу поверхности.

- число занятых адсорбционных центров на единицу поверхности.

- число доступных для адсорбции адсорбционных центров на единицу поверхности.

Вероятность того, что молекула, ударяющаяся о поверхность будет адсорбирована равна: Из кинетической теории газов. Число адсорбированных молекул в единицу времени: Если это выражение помножить на время жизни одной адсорбированной молекулы, то получим выражение, которое показывает число молекул, находящихся в поверхности:

Степень заполняемости поверхности: И введем обозначение:

Данное выражение показывает зависимость адсорбции от давления при постоянной температуре и носит название изотермы адсорбции Ленгмюра.

Полимолекулярная адсорбция. Полимолекулярная адсорбция характерна для адсорбции газов, в случае, если газы не реагируют с поверхностью и не разлагаются на ней.

Теплота адсорбции 2 слоя атомов или молекул очень мала. Изотермы паров при Т < Ткип часто имеют S -образную форму. В точке A внешнее давление приближается к давлению насыщенных паров и происходит объемная конденсация паров. Такая адсорбция называется /Т <Т/ полимолекулярной. Для того, чтобы имела место полимолекулярная адсорбция, необходимо, чтобы время жизни молекул второго слоя было соизмеримо со временем изни молекул первого слоя. В противном случае ( Т2 <ТХ) наблюдается ономолекулярная адсорбция. Взаимодействие между (1 и 2), (2 и 3) и т.д. слоями определяется энергией конденсации. При адсорбции пара молекулы, попадая на уже занятую поверхность, образуют адсорбционные комплексы второго слоя. Между молекулами одного слоя и молекулами следующего слоя существует взаимодействие и оно постоянно для молекул этих двух слоев. Молекулы любого отдельно взятого слоя не взаимодействуют друг с другом. Начиная со второго слоя адсорбция и десорбция протекают так же как в жидкостях и теплота адсорбции равна теплоте конденсации.

Уравнение изотермы Брунауэра-Эммета-Теллера

- текущее давление. - давление насыщенных паров. Если , то уравнение БЭТ упрощается: Принимая при данных условиях БЭТ вырождается в уравнение адсорбции Ленгмюра. Таким образом уравнение адсорбции Ленгмюра описывает адсорбцию при давлениях пара гораздо меньших, чем давление насыщенного пара.