Адсорбция. Адсорбция - процесс, приводящий к аномально высокой концентрации в-ва (адсорбата) из газообразной или жидкой среды на поверхности её раздела с жидкостью или

Адсорбция - процесс, приводящий к аномально высокой концентрации в-ва (адсорбата) из газообразной или жидкой среды на поверхности её раздела с жидкостью или тв. телом (адсорбентом).

Физическая адсорбция – возникает за счет Ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Она характеризуется обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры. Например, адсорбция инертных газов на угле.

Вы помните, что если молекулы полярны, возникают ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия. В случае неполярных молекул возможны только дисперсионные взаимодействия.

Особенности физической адсорбции:

1. Обратимость. Имеет место динамическое равновесие:

Десорбция обусловлена тепловым движением. Например, при адсорбции уксусной кислоты на угле на поверхности возникает адсорбционный комплекс:

При десорбции комплекс разрушается и адсорбтив выделяется в химически неизменном виде.

2. Малая специфичность. На полярных адсорбентах адсорбируются полярные вещества, на неполярных - неполярные.

3. Незначительная теплота адсорбции (теплота, которая выделяется при адсорбции). Она составляет всего 8-40 кДж/моль, т.е. соизмерима с теплотой конденсации.

4. С повышением температуры адсорбция уменьшается: так как увеличивается скорость десорбции.

Химическая адсорбция – осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата. Обычно необратима и локализована, повышение температуры способствует ее протеканию. Например, адсорбция кислорода на вольфраме при высоких температурах.

Особенности химической адсорбции:

1. Необратимость. При десорбции с поверхности уходит поверхностное соединение. Десорбция обусловлена какими-то внешними воздействиями.

Например, адсорбция кислорода на угле:

При нагревании происходит десорбция:

2. Специфичность. Адсорбция происходит, только если возможна химическая реакция.

3. Высокая теплота адсорбции, которая может достигать 800-1000 кДж/моль, т.е. сопоставима с тепловыми эффектами химических реакций.

4. Повышение температуры приводит к увеличению хемосорбции, так как увеличивается скорость химического взаимодействия.

Обычно протекает физико-химическая адсорбция, когда основная масса адсорбированного вещества связывается сравнительно слабо и лишь небольшая часть – прочно.

Процесс адсорбции обусловлен снижением поверхностного натяжения. Очевидно, чем в большей степени ПАВ снижает поверхностное натяжение, тем большей должна быть его адсорбция.

Адсорбция полимеров имеет свои специфические особенности.

Поскольку синтетические олигомеры и полимеры (пленкообразователи) всегда полидисперсны по молекулярной массе, то адсорбцию можно рассматривать как адсорбцию многокомпонентных систем.

Первыми адсорбируются низкомолекулярные вещества, затем они вытесняются с поверхности более высокомолекулярной фракциями. Эта последовательная адсорбция проявляется как при формировании полимерных слоев на поверхности, так и при адсорбции полимеров и олигомеров на поверхности пигментов и наполнителей.

Олигомеры и полимеры всегда ассоциированы и образуют надмолекулярные структуры в виде статистических клубков, пачек и сплошных сеток.

Степень ассоциации, т. е. размер, форма и прочность структур в растворах, зависит от молекулярной массы полимера, длины, гибкости и разветвленности цепей, от концентрации его в растворе, термодинамических свойств растворителей, а также от температуры.

Термодинамически «хорошие» растворители сольватируют молекулы полимеров, способствуют развертыванию клубков и разрушению других надмолекулярных структур, высвобождая отдельные молекулы, способствуют адсорбции их на твердой поверхности в виде толстого адсорбционного слоя. В «плохом» растворителе молекулы полимеров находятся в свернутом состоянии в виде клубков и при адсорбции образуют более слабо связанный слой.

Конфигурация молекул в адсорбционном слое определяется уравнением Больцмана: