Молекулярная адсорбция из растворов – процесс более сложный по сравнению с адсорбцией на границе «жидкость – газ». Наряду с силовым полем твердой фазы необходимо принимать во внимание межмолекулярные взаимодействия в жидкости, которые часто играют решающую роль.
При рассмотрении адсорбции газов и паров на твердом адсорбенте исходят из того, что в начальный момент поверхность адсорбента свободна, а затем по мере увеличения давления газа постепенно заполняется адсорбтивом. При адсорбции из раствора поверхность адсорбента всегда полностью занята молекулами растворителя и растворенного вещества. Растворенное вещество может адсорбироваться, только вытесняя с поверхности молекулы растворителя, т. е. происходит обменная молекулярная адсорбция. Таким образом, в молекулярной адсорбции из растворов участвуют как минимум два компонента и между ними имеет место конкуренция за места в поверхностном слое.
Адсорбция ПАВ на границе «твердое тело – жидкость» имеет много общего с адсорбцией на границе жидкость – газ. Так, к обоим видам адсорбции применимы уравнения Генри, Фрейндлиха, Ленгмюра и правило Дюкло – Траубе. Вместе с тем, имеются существенные различия. На границе жидкость – газ молекулы ПАВ ориентированы всегда одинаково: гидрофильные полярные части молекул направлены к воде, а гидрофобные неполярные радикалы – к воздуху. Ориентация молекул ПАВ на границе «твердое тело – жидкость» происходит в соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера.
|
|
Молекулярная адсорбция из растворов 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 вещества, обладающие полярностью, промежуточной между полярностями фаз; в) неполярные твердые тела лучше адсорбируют неполярные адсорбтивы и наоборот. Существует также ряд других частных закономерностей. Из растворов сильных электролитов на поверхности твердых веществ адсорбируются ионы. Адсорбция увеличивается с увеличением кристаллического радиуса и заряда иона, противоположного заряду поверхности. На поверхности кристаллов избирательно сорбируются ионы, способные достраивать кристаллическую решетку (правило Панета – Фаянса).
Некоторые твердые вещества – иониты способны обменивать свои ионы на ионы того же знака в растворе. Между ионами в растворе и в ионите устанавливается ионообменное равновесие, константа которого отражает свойства обменивающихся ионов и селективность ионита.
К явлению адсорбции близки явления смачивания и адгезии, определяющиеся интенсивностью взаимодействия между молекулами разных веществ.