Адсорбция на твёрдых поверхностях.Удельнаяадсорбция.Факторы определяющие количество поглащенного газа или пара на твёрдом адсорбенте

Удельная адсорбция Г – это равновесное количество поглощаемого вещества, приходящееся на единицу поверхности или массы твердого адсорбента. Удельная адсорбция для твердых адсорбентов преимущественно выражается в молях поглощенного вещества на единицу массы адсорбента: Г = n/m где n –количество адсорбата, моль; m – масса адсорбента, г

Количество поглощенного газа или пара зависит от следующих факторов: 1. От свободной поверхностной энергии адсорбента. Она весьма велика у адсорбентов с аморфной структурой (активированный уголь) и у кристаллических веществ (оксиды алюминия, кремния). Адсорбент тем эффективнее, чем меньше измельчен. 2. От сродства адсобтива к поверхности адсорбента. Полярные вещества лучше адсорбируются на полярных адсорбентах, а неполярные на неполярных. Чем больше адсорбент склонен к межмолекулярным взаимодействиям, тем интенсивнее идет адсорбция. 3. При физической адсорбции из смеси газов или паров лучше адсорбируется тот компонент, который легче сжимается, поскольку его молекулы более склонны к межмолекулярным взаимодействиям.4. От концентрации адсорбата. Зависимость имеет сложный характер, так как с адсорбцией идет одновременно процесс десорбции. При равенстве скоростей этих процессов наступает равновесие.

Уравнение Ленгмюра,егоанализ.Изотермаадсорбции,предельная адсорбция.

Уравнения Ленгмюра:

Г = Г∞ * Кс/1 + Kc где Г∞ - значение предельной адсорбции; с – равновесная концентрация адсорбента в системе; К – константа адсорбционного равновесия.

1)На 1 участке концентрация маленькая Кс << 1; Г = Г∞ * Кс 2)На 2 участке концентрация имеет среднее значение Г = Г∞ * Кс/1 + Kc 3)На 3 участке концентрация большие Кс >> 1; Г = Г∞

• Изотермой адсорбции называется зависимость величины адсорбции от концентрации или парциального давления адсорбата в объёмной фазе при постоянной температуре. Изотерма адсорбции описывается аналитически многими уравнениями: Ленгмюра, Темкина, Фрейндлиха и другими, но термодинамически строго выведено лишь уравнение Гиббса.
• Увеличение концентрации ПАВ приводит к росту адсорбции, но после достижения определенной концентрации ПАВ адсорбция перестанет возрастать и будет оставаться постоянной, так как поверхностный слой целиком заполнен. Это есть предельная адсорбция — адсорбция в момент образования монослояадсорбата, состоящего из молекул ПАВ.

Адсорбция на границе твёрдое тело-жидкость, её особенности.Факторы её определяющие.

• Существенным отличием адсорбции веществ из растворов является конкуренция между растворенным веществом и растворителем за возможность взаимодействовать с адсорбционными центрами на поверхности твердого адсорбента
• Факторы определяющие её:

1.  Величина удельной поверхности адсорбента и его сродство к поглощаемому веществу. Гидрофильные хорошо поглощают полярные вещества, а гидрофобные -–неполярные вещества.
2. Природа растворителя: Чем хуже данный растворитель смачивает поверхность адсорбента и чем хуже растворяет вещество, тем лучше будет происходить адсорбция растворенного вещества.

1. Природа поглощаемого вещества:

а) выполняется правило «подобное взаимодействует с подобным», т.е. должно быть сродство между адсорбентом и адсорбтивом;

б) Выполняется правило Шилова: Чем больше растворимость вещества в данном растворителе, тем хуже оно адсорбируется на поверхности твердого адсорбента.

в) правило Ребиндера (правило уравнивания полярностей Ребиндера): На поверхности раздела фаз прежде всего адсорбируются те вещества, при адсорбции которых происходит выравнивание полярностей соприкасающихся фаз, причём с увеличением разности полярности фаз способность к адсорбции этих веществ возрастает

1. Влияние концентрации растворенного вещества на процесс адсорбции при постоянной Т описывается уравнением Ленгмюра.
2. Повышение температуры снижает эффективность адсорбции. Это объясняется ослаблением взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом.

• Молекулярная адсорбция из растворов на твердом адсорбенте широко используется в медицинской практике. Активированный уголь хорошо адсорбирует газы, алкалоиды, барбитураты, токсины из пищеварительной системы. Одна таблетка активированного угля массой 0,25 г имеет адсорбционную поверхность около 100 м².

Адсорбция растворенного в жидкости вещества на твёрдом адсорбенте,молекулрная и адсорбция и ионная адсорбция.

Молекулярная адсорбция – это адсорбция из растворов очень слабых электролитов. При молекулярной адсорбции вещество адсорбируется на поверхности твёрдого тела в виде молекул.

• На молекулярную адсорбцию влияют:

1.равновесная концентрация растворённого вещества;

2.природа растворителя;

3.природа адсорбента;

4.природа растворённого вещества;

5.температура, время адсорбции.

Ионная адсорбция – адсорбция из растворов сильных электролитов. В этом случае растворённое вещество адсорбируется в виде ионов. Особенности ионной адсорбции: 1. Адсорбируются заряженные частицы (ионы), а не молекулы. 2. Адсорбция происходит только на полярных адсорбентах, поэтому её часто называют полярной адсорбцией. 3. Адсорбция сопровождается образованием двойного электрического слоя (ДЭС). 4. Адсорбция является избирательной, т.е. на каждом данном адсорбенте катионы и анионы адсорбируются неодинаково. 5. В основе ионной адсорбции лежат химические силы, и она чаще всего кинетически необратима. 6. Для ионной адсорбции характерно явление обменной адсорбции.