Молекулярна адсорбція із розчинів

Перші дослідження по адсорбції із розчинів належать Ловицу. Адсорбція із розчинів на твердому адсорбенті – дуже складний процес, ніж адсорбція газів. Розчини являються двохкомпонентними системами, які складаються із розчиненої речовини та розчинника. Тому адсорбція із розчинів визначається не тільки силами взаємодії між молекулами розчиненої речовини і адсорбентом, але й взаємодією розчинника і адсорбенту, та розчинника і розчиненою речовиною. Якщо розчинена речовина – електроліт, то процес адсорбції ускладнюється ще в тому, що в цьому випадку адсорбуються іони, які несуть електричний заряд.

Адсорбція молекулярної розчиненої речовини в залежності від її врівноваженої концентрації характеризується звичайною ізотермою адсорбції. Ізотерма адсорбції із розбавлених розчинів описується рівнянням Ленгмюра:

Г = Г_max

де, с – врівноважена концентрація речовини в розчині.

У відмінності від адсорбції газів при адсорбції із розчинів рівновага наступає не так швидко, особливо на мілких пористих адсорбентах. Перемішування розчину мало вплив на швидкість досягнення рівноваги, так як вона визначається, головним чином, швидкістю дифузію молекул розчиненої речовини в пори адсорбенту. Підвищення температури визиває зниження адсорбції із розчинів, але в значно меншому ступені, чим адсорбцію газів.

Великий вплив на адсорбцію із розчинів вказує природа адсорбенту, розчинника і розчиненої речовини. В якості адсорбентів широко використовують активоване вугілля, силікагель, глину та пористе скло. Всі адсорбенти можна розподілити на 2 основних типи: гідрофільні, які добре змочуються водою та гідрофобні, які не змочуються, але змочуються неполярними органічними рідинами.

Велике значення для адсорбції має пористість адсорбенту. Чим пористість вища (менші пори), тим більша адсорбційна активність.

Рідини, добре змочують поверхню твердих тіл, звичайно мають невеликий поверхневий натяг. Із всіх розчинників вода має найбільш високий поверхневий натяг, поверхневий натяг органічних розчинників значно нижче. Тому адсорбція краще відбувається із водних розчинів і гірше із розчинів з органічними розчинниками.

На адсорбцію також впливає властивість розчинника розчиняти адсорбтив. Чим краще розчинник розчиняє адсорбтив, тим адсорбція із розчину йде гірше. Також адсорбція залежить від будови молекул адсорбтива.

Дифільні молекули розчиненої речовини при адсорбції на твердому адсорбенті орієнтуються на його поверхні так, щоб полярна частина молекули була повернена до полярної фази, а неполярна – до неполярної.

В загальному випадку можна вважати, що гідрофобні адсорбенти (вугілля, тальк) повинні краще адсорбувати органічні (дифільні) речовини із водних розчинів. Гідрофільні адсорбенти (силікагель, глина) повинна краще адсорбувати їх із неполярних або слабополярних рідин.

На практиці вугілля звичайно використовують як адсорбент для водних розчинів. Наприклад, в виробництві спирту із водно-спиртової суміші адсорбція на вугіллі знищують сивушні масла.

Гідрофільні адсорбенти, наприклад, глину використовують як адсорбент при рафінації жирів – очищення жирів від вільних жирних кислот, смолистих речовин.

Завдання для виконання самостійної роботи.

1. Який вчений першим досліджував адсорбцію із розчинів?

2. Від яких факторів залежить молекулярна адсорбція із розчинів?

3. Як впливає на молекулярну адсорбцію із розчинів природа розчинника, адсорбента, розчиннненої речовини.

4. Які адсорбенти використовують найбільш часто?

5. Як впливає температура на адсорбцію із розчинів?

6. На які типи поділяють адсорбенти?

7. Як впливає на адсорюцію із розчинів пористість адсорбента?

8. Чому при деяких харчових отруєннях рекомендується приймати таблетки активованого вугілля?