Адсорбция. Изменение концентрации растворенного вещества в поверхностном слое раствора (или вообще на границе раздела фаз) называют адсорбцией

Изменение концентрации растворенного вещества в поверхностном слое раствора (или вообще на границе раздела фаз) называют адсорбцией. Если вещество поглощается всем объемом поглотителя, то такой процесс называют абсорбцией.

Десорбция – процесс обратный адсорбции.

Адсорбент – вещество, на поверхности которого идет адсорбция.

Адсорбтив – вещество, которое адсорбируется.

Удельная адсорбция – это равновесное количество поглощаемого вещества, приходящееся на единицу поверхности или массы адсорбента.

Удельная адсорбция обозначается буквой (Г). Количественно ее выражают:

где X – число молей адсорбтива

S – площадь поверхности адсорбента

m – масса адсорбента

Адсорбция на границе раздела жидкость-газ (ж–г).

Количественно ее определяют с помощью уравнения Гиббса.

Г – адсорбция – изменение концентрации на поверхности раздела по сравнению с концентрацией в объеме фазы.

Λσ – изменение поверхностного натяжения, соответствующее изменению молярной концентрации вещества ΛC.

R – универсальная газовая постоянная

T – абсолютная температура

– поверхностная активность

Из уравнения Гиббса видно, что возможны 2 случая:

1. Если Λσ<0, то Г>0 – положительная адсорбция. Положительную адсорбцию вызывают ПАВ, уменьшающие поверхностное натяжение.

2. Если Λ σ >0, то Г<0 – отрицательная адсорбция. Отрицательную адсорбцию вызывают ПИВ, увеличивающие поверхностное натяжение.

В случае ПАВ величина поверхностной активности зависит от длины углеводородного “хвоста”.

Правило Дюкло-Траубе: удлинение ПАВ на одну группу –CH₂– увеличивает поверхностную активность в 3,2–3,5 раза.

Это правило иллюстрируется рисунком:

Зависимость поверхностного натяжения σ от концентрации водных растворов ПАВ подчиняется эмпирическому уравнению Шишковского:

σ ₀ - σ ₌

где b и k – эмпирические постоянные, причем b – константа для всего гомологического ряда, а k – увеличивается в 3,2–3,5 раза для каждого последующего члена ряда, в соответствии с правилом Дюкло-Траубе. Согласно уравнению Шишковского с ростом C_ПАВ поверхностная активность убывает по логарифмическому закону.

В зависимости от концентрации ПАВ возможны 3 случая расположения молекул на границе водный раствор-газ:

1. При малой концентрации гибкие углеводородные радикалы лежат на поверхности раствора:

2. При средней концентрации ПАВ появляются отдельные агрегаты:

3. При высокой концентрации вся поверхность жидкости покрыта мономолекулярным слоем вертикально ориентированных молекул – “частокол” Лэнгмюра: