3. Сорбция и ее виды

С орбция – гетерогенный процесс самопроизвольного поглощения твердым телом или жидкостью веществ из окружающей среды.

С орбент – твердое вещество или жидкость, способное поглощать вещества из окружающей среды.

С орбтив – это вещество, которое может поглощаться сорбентом.

Сорбат – вещество, поглощенное сорбентом, т.е. находящееся в связи с ним.

В зависимости от степени прочности связывания сорбтива сорбентом сорбция может быть обратимой и необратимой. Если она является обратимой (что бывает чаще), то в системе устанавливается равновесие, которое характеризуется константой сорбционного равновесия (K_c):

сорбент + сорбтив ((((((;десорбция; ((((((;сорбция сорбционный комплекс

K_с = ,

если K_с  1, то преобладает процесс сорбции,

если K_с << 1, то преобладает процесс десорбции.

Сорбция

Абсорбция

Адсорбция

Физическая

Химическая

(хемосорция)

Физическая адсорбция – адсорбция, обусловленная межмолекулярным взаимодействием за счет сил Ван-дер-Ваальса: ориентационных, индукционных и дисперсных; характеризуется обратимостью, неспецифичностью и экзотермичностью.

Химическая адсорбция (хемосорбция) – адсорбция, которая осуществляется при взаимодействии адсорбента с адсорбтивом с образованием химической связи; характеризуется необратимостью, специфичностью, локализованностью.

1. Абсорбция

А бсорбция – самопроизвольный процесс поглощения веществ, при котором поглощаемые вещества (абсорбтивы) за счет диффузии распространяются по всему объему вещества – поглотителя (абсорбента).

Распределение поглощаемого вещества между контактирующими фазами характеризуются константной абсорбционного равновесия (константа распределения):

где с₁ – концентрация поглощаемого вещества в абсорбенте,

с₂ – концентрация поглощаемого вещества в окружающей среде.

Константа распределения зависит от:

• природы контактирующих фаз

• температуры

Абсорбция подчиняется закономерности «подобное с подобным», т.е. полярное вещество хорошо абсорбируется полярной фазой, а неполярное вещество – неполярной фазой.

Например: HCl(г) хорошо абсорбируется водой, а О₂ – перфтордекалином (С₁₀F₂₂ – основа эмульсионного кровезаменителя).

Абсорбируемость газа жидкостью зависит от:

• Природы газа;

• Давления газа;

• Температуры;

• Присутствия электролитов.

Влияние природы газа:

 Чем легче газ сжижается, тем сильнее он поглощается.

Газы-токсиканты хорошо растворяются в воде, что связано не только с полярностью их молекул, но и со способностью газа к химическому взаимодействию с водой.

1 объем воды может при 15°С и давлении 744 мм рт ст растворить в себе, т.е. абсорбировать 1/50 объема атмосферного воздуха, 1 объем углекислоты, 43 объема сернистого газа и 727 объемов аммиака. Объем газа, который про 0° С и давлении 760 мм рт ст поглощается единицею объема жидкости, называется коэффициентом поглощения газа для этой жидкости. Коэффициент этот для различных газов и различных жидкостей - различен. Чем выше наружное давление и ниже температура, тем больше растворяется в жидкости газа, тем больше коэффициент поглощения.

Влияние давления газа:

Абсорбция газов в жидкости подчиняется закону Генри:

 При постоянной температуре абсорбция газа в единице объема жидкости прямопропорциональна парциальному давлению этого газа в газовой смеси над жидкостью.

Математическое выражение закона:

с(Х) = kр(Х),

где с(Х) – концентрация газа в жидкости, моль/л; р(Х) – парциальное давление газа в смеси, Па; k – константа абсорбционного равновесия;

р(Х) = р_(общ)  n(X).

Закон Генри объясняет возникновение профессиональных заболеваний у водолазов, кессонщиков, летчиков, космонавтов, работа которых связана с переходом из среды с большим давлением в среду с меньшим давлением. При этом растворимость газа в крови уменьшается, образуются пузырьки, которые закупоривают капилляры, вызывая кессонную болезнь.

Влияние температуры:

С увеличением температуры, растворимость (абсорбция) газов уменьшается.

Влияние электролитов:

Абсорбция газов в растворах электролитов подчиняется закону Сеченова:

 Растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается вследствие высаливания газов.

Математическое выражение закона:

,

где с₀ – растворимость газа в чистой воде; с – растворимость газа в присутствии электролита k_с – константа Сеченова; с_эл – концентрация электролита.

Константа Сеченова зависит от:

• природы газа;

• ионной силы раствора электролита;

• температуры.

Понижение растворимости газов в растворе электролитов связано с процессом сольватации ионов.

Уменьшению растворимости газов в воде способствуют также белки, которые подвергаются гидратации, что приводит к уменьшению количество свободных молекул растворителя.

Абсорбция происходит при газовом обмене в легких, при процессах питания живых клеток.