Поверхностные явления и дисперсные системы

Скачать в pdf «Поверхностные явления и дисперсные системы»

сорбция


S + AD    ADS


десорбция


Константа сорбции


[ADS] [AD] • [S]


Рис. 2.3. Схема процесса адсорбции


По природе сил, удерживающих молекулы адсорбтива на поверхности твердого тела, адсорбция в общем случае делится на два основных типа: физическая адсорбция и химическая (хемосорбция).


Физическая адсорбция определяется силами межмолекулярного взаимодействия (силами Ван-дер-Ваальса). Основной вклад вносят дисперсионные силы, не зависящие от природы адсорбируемых молекул, определенную роль могут играть ориентационные и индукционные силы. Энергия взаимодействия сравнительно небольшая — 8…25 кДж/моль. Силы физической адсорбции обладают свойством дальнодействия, хотя быстро убывают с расстоянием (~1/гб). Физическая адсорбция — процесс самопроизвольный (AG < 0), экзотермический (АН < 0), с уменьшением энтропии (AS < 0), так как сопровождается упорядочение системы. Поэтому количество сорбируемого вещества при физической адсорбции растет с уменьшением температуры. Соответственно десорбция происходит при относительно высоких температурах.


Химическая адсорбция (хемосорбция) связана с образованием сильных химических связей. При поглощении вещества поверхностью перераспределяется электронная плотность с образованием химической связи, т.е. на поверхности раздела фаз происходит химическая реакция между сорбентом и сорбтивом. При хемосорбции адсорбированное вещество локализовано на поверхности адсорбента. Энергия взаимодействия примерно на порядок выше, чем при физической сорбции. Химическая сорбция может эффективно протекать при высоких температурах. Поглотительная способность сильно меняется в зависимости от природы взаимодействующих веществ.


Сорбционную способность адсорбента характеризует величина, равная количеству адсорбата (моль, г и др.), поглощенного еди-ницей поверхности (поверхностная концентрация). Она называ-


ется адсорбцией (Г) и измеряется соответственно в моль/см2; г/см2 и др. Удельная адсорбция — количество адсорбата, сорбируемого единицей массы адсорбента (моль/г; экв/г и др.).


Адсорбция    в    состоянии    равновесия    зависит    от    природы


сорбента и сорбируемого вещества. Кроме того, она зависит от молярной концентрации сорбируемого вещества (C) или парциального давления сорбируемого газа ), а также от температуры (T):

Скачать в pdf «Поверхностные явления и дисперсные системы»