- •Предисловие
- •Адсорбция природа поверхностной энергии
- •Сорбция и её виды
- •Теория мономолекулярной адсорбции ленгмюра
- •Заключение
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Адсорбция на границе жидкость – газ
- •Поверхностно - активные вещества
- •4 3 2 1 С, мольдм–3 , нм–1
- •Поверхностно - инактивные вещества
- •Индифферентные вещества
- •Значение адсорбции на границе жидкость – газ
- •Заключение
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Адсорбция на границе твердое тело – раствор
- •Молекулярная адсорбция из растворов
- •Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию
- •Ионная адсорбция из растворов
- •Избирательная адсорбция ионов
- •Ионообменная адсорбция
- •Заключение
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Адсорбция на границе жидкость—жидкость
- •Поверхностно-активные вещества.
- •Тонкодисперсные порошки.
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля
- •Адсорбционная хроматография
- •Смачивание
- •Когезия и адгезия
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля
Заключение
Адсорбция из растворов – процесс более сложный по сравнению с адсорбцией на границе «жидкость-газ», поскольку в борьбу за активные центры адсорбента вступают молекулы растворителя и молекулы или ионы растворенного вещества.
Молекулярная адсорбция (адсорбция неэлектролитов) существенно зависит от свойств растворенного вещества, растворителя и адсорбента. Так, а) вещество адсорбируется тем лучше, чем оно менее растворимо в данном растворителе; б) на твердых поверхностях адсорбируются только те вещества, которые обладают полярностью, промежуточной между полярностями фаз; в) неполярные твердые тела лучше адсорбируют неполярные адсорбаты и наоборот. С ростом температуры величина молекулярной адсорбции уменьшается, что указывает на её физический характер.
Из растворов сильных электролитов на поверхности твердых веществ адсорбируются ионы. Величина адсорбции увеличивается с ростом температуры, увеличением кристаллического радиуса иона и его заряда, противоположного заряду поверхности. На поверхности кристаллов избирательно адсорбируются ионы, способные достраивать кристаллическую решетку.
На границе твердое тело-раствор может наблюдаться ионный обмен, к которому склонные некоторые твердые вещества – иониты. Они обменивают свои ионы на ионы того же знака в растворе в эквивалентных количествах.
Вопросы и задачи для самоконтроля
Как рассчитывается количество молекулярно адсорбированного вещества?
Метод нахождения констант в уравнении Фрейндлиха.
По каким механизмам может протекать ионная адсорбция?
В чем сущность ионообменной адсорбции?
Частицы Fe(OH)3 находятся в растворе, где присутствуют ионы FeO+, Cl-,H+. Какие ионы будут адсорбироваться на поверхности Fe(OH)3?
Какой тип ионообменника следует взять для устранения жесткости воды?
Адсорбция на границе жидкость—жидкость
Этот вид адсорбции удобно рассматривать на примере эмульсий. Эмульсии-это дисперсные системы, состоящие из двух взаимонерастворяющихся жидкостей. Более полярная жидкость условно называется «вода», менее полярная - «масло». Поэтому различают эмульсии I рода, прямые, масло в воде (м/в) и II рода, обратные, вода в масле (в/м). Тип эмульсии определяют следующими методами:
Метод |
Поведение эмульсии м/в |
Поведение эмульсии в/м |
|
Разбавляются |
Не разбавляются |
|
Жирорастворимый краситель Судан III окрашивает дисперсную фазу |
Жирорастворимый краситель окрашивает дисперсионную среду |
|
Проводит электрический ток |
Проявляют очень малую проводимость |
|
Не растекается по пластинке |
Растекается по пластинке |
Такое поведение эмульсии обусловлено тем, что её свойства определяются свойствами дисперсионной среды.
В зависимости от концентрации дисперсной фазы эмульсии классифицируют на три группы:
Разбавленные (до 0,1%). Они напоминают обычные жидкости, устойчивы без стабилизатора, высокодисперсны (10-5 см), близки по свойствам к лиофобным золям (конденсат отработанного пара в паровой машине; сырая нефть).
Концентрированные (до 74%), существуют со стабилизатором. Частицы имеют шарообразную форму, достаточно крупные, видны в оптический микроскоп (молоко, сливки, косметические крема).
Высококонцентрированные (более 74%), необходим стабилизатор, частицы деформированы. Система обладает механическими свойствами. Эмульсии по свойствам сходны со структурированными коллоидными системами – гелями.
Будучи дисперсными системами, эмульсии имеют большую поверхность раздела фаз S и, следовательно, избыточную свободную энергию G = S · σ. По этой причине эмульсии - термодинамически неустойчивые системы. Стремление уменьшить поверхностную энергию приводит к слиянию капель дисперсной фазы и, в конечном счете, к расслоению эмульсии на две фазы. Процесс слияния частиц дисперсной фазы называется коалесценцией.
Для предотвращения коалесценции и придания эмульсиям устойчивости в них вводят третий компонент - стабилизатор (эмульгатор). Адсорбируясь на частицах дисперсной фазы, эмульгатор сообщает тот или иной фактор устойчивости, в результате чего эмульсия сохраняет степень дисперсности частиц. По механизму действия эмульгаторы делятся на 4 класса:
неорганические электролиты
поверхностно-активные вещества (ПАВ)
высокомолекулярные соединения (ВМС)
тонкодисперсные порошки