16. Понятия о капиллярных явлениях. Теория капилляр­ной конденсации.

Капиллярные явления наблю­даются в содержащих жид­кость капиллярных сосудах, у которых расстояние между стенками капилляра соизме­римо с радиусом кривизны по­верхности жидкости. Кривизна возникает в результате взаи­модействия жидкости со стен­ками сосудов (адгезия, смачи­вание). Специфика поведения жидкости зависит от того, смачивает или нет она стенки сосудов. Рассмотрим положе­ние уровня жидкости в двух капиллярах, один из которых имеет лиофильную поверх­ность(смачивается жидкостью), а другой нет. ΔР стремится растянуть жидкость и подни­мает ее в капилляре до тех пор, пока капиллярное давление не уравновесится с гидростатиче­ским давлением столба жидко­сти. Теория капиллярной конден­сации. Явления капиллярной конденсации состоит в том, что конденсация пара адсорб­ции в тонких капиллярах про­исходит при меньших давле­ниях, чем давление насыщен­ного пара над ровной поверх­ностью, при данной темпера­туре в условиях смачиваемо­сти поверхности пор жидким адсорбатом. Условия действия капилляр­ных сил: -смачивание поверхности ад­сорбента жидкостью, кот. по­является в результате конден­сации пара адсорбатом. -наличие пор с удельной по­верхностью от 10 до 500 м2/г, что соответствует переходнопористым адсорбентам(радиус капилляра = радиусу кривизны поверхности). Микропористая структура обеспечивает резкое увеличение ад­сорбционного потенциала из-за перекрытия поверхностных сил. С увеличением давления газа начинают действовать ка­пиллярные силы. Капиллярная конденсация начинается при определенном заполнении пор адсорбента или при опреде­ленном значении пара адсор­бата. К этому моменту поверх. энергия практически скомпен­сирована в результате полимо­лекулярной адсорбции, а мик­ропоры заполнены жидким адсорбатом. С увеличением давления газа конденсация происходит и в более крупных порах, радиус мениска жидко­сти r в которых находится в соответствии с уравнением ка­пил.конденсации Кельвина. lnP₀/P=2σV_м/rRT P₀/P<<1 . При смачивании поверхности конденсация в порах наступает при давлении меньшим, чем Ро. 1.пора конусообразная: кон­денсация начинается со дна поры, где кривизна наибольшая, по мере заполнения поры радиус увеличивается и давление повышается. Процесс десорбции описы­вется той же кривой. 2. пора цилиндрическая с от­крытм концом: конденсация адсорбата идет со дна поры, где кривизна сферическая, т.е.наибольшая. Т.к. пора ци­линдрическая она заполняется при 1-ом значении ра­диуса мениска, соответствую­щего опред. давлению Р,радиус не меняется, раскрытие поры в том же направлении. 3. цилиндрическая пора с 2-мя открытыми концами: конден­сация начинается на стенках цилиндра, имеющего кривизну в 2 раза меньшую, чем у сферы того же радиуса. Адсорбция приводит к уменьшению ра­диуса поры и мгновенному за­полнению ее при Рцил., на концах поры образуются ме­ниски, поэтому десорбция на­чинается при давлении соот­ветствующем большей кри­визне сферической, давление открытия поры меньше, чем давление закрытия поры.

17. Основные закономерно­сти адсорбции из растворов неэлектролитов на твердых адсорбентах. Молекулярная адсорбция – адсорбция из рас­творов неэлектролитов или слабых электролитов. Раство­ренные вещества адсорбиру­ются на поверхности твердого тела в виде молекул. Особен­ность: наряду с растворенным веществом адсорбируются мо­лекулы растворителя.

моль/г. Адсорбция зависит от:1)концентрации адсорбента. Ур-я Ленгмюра, Фрейндлиха и БЭТ. 2)природа растворителя: а) чем хуже адсорбируется раство­ритель, тем лучше адсорбция растворенного вещества. б) чем лучше адсорбат растворяется, тем хуже адсор­бируется из данного раствори­теля. 3)влияние природы адсорбента. Подобные адсорбируются на подобном (по полярности). 4)Влияние природы адсорбата: а) правило Ребиндера: Процесс адсорбции идет в сторону уравнения полярностей фаз и тем сильнее, чем больше пер­воначальная разность поляр­ностей адсорбента и раствори­теля. Если адсорбат – ПАВ, то на поверхности образуется слой, ориентированный опре­деленным образом. Неполяр­ный радикал в сторону непо­лярной фазы, а полярная группа в сторону полярной.При хемосорбции полярн к неполярн пов-ти.

б) правило Дюкло-Траубе: Ад­сорбция гомологов возрастает при повышении углеводород­ного радикала.

18. Основные закономерно­сти адсорбции из растворов электролитов на твердых ад­сорбентах. Твердые адсор­бенты-природные или искус­ственные материалы с боль­шой наружной или внутренней энергией на которой происхо­дит адсорбция газов или р-ров. Их классификация: 1.По структуре а) Корпускулярные-это струк­туры из сросшихся между со­бой мельчайших, связанных физ. или хим силами (кор­пускулы). Синтетические:синтез гидро­золя→коагуляция(гель)→сушка,дробление Природные: уголь, древесина, картон, кожа, зерна, почва, грунты. б) Кристаллические цеолиты, алюмосиликаты - обладающие строго регулярной кристаллизацией. Структурой в)Губчатые – массивные тела пронизанные порами( активи­рованные угли, никель Рэнея) 2. По полярности -полярные: бумага, силика­гель, алюмогель , -неполярные: угли,сажа 3. Пористость(по размеру пор)

П= V_пор/V_адс Макропоры(r=100/200 нм) S_уд= 0.2/2 м²/г Переходно-пористые( r=2/100нм) S_уд=10/500 м²/г Микропористые r=0.5/2 нм) S_уд=500/1000 м²/г_. Основные закономерности за­ключаются в следующем: -Поверхность твердого тела, в отличие от поверхности жид­кости, имеет сложный неодно­родный характер. Даже поли­рованное зеркало имеет на пов-ти выступы размерами до 3*10^-7см -Адсорбция происходит не на всей пов-ти а, лишь на актив­ных центрах -Адсорбция кинетически обра­тима - наряду с адсорбцией газа происходит его десорб­ция. Адсорбционное равнове­сие устанавливается очень быстро.