Основные понятия и определения. Адсорбция – самопроизвольное концентрирование веществ по поверхности раздела фаз

Адсорбция – самопроизвольное концентрирование веществ по поверхности раздела фаз.

Адсорбция широко используется при очистке, сушке, разделении и концентрировании жидких и газовых сред. С помощью адсорбции производят очистку и осветление воды, которая в дальнейшем используется для питья.

Восприятие человеком запаха и вкуса зависит от адсорбции молекул соответствующих веществ в носовой полости.

На явлении адсорбции основана очистка воздуха в противогазах.

Фаза, на поверхности которой происходит адсорбция, называют адсорбентом.

Адсорбируемое вещество имеет два названия: если адсорбируемое вещество находится в объеме раствора – это адсорбтив, на поверхности адсорбента (в адсорбированном состоянии) – адсорбат.

Величину адсорбции обычно выражают двумя способами.

Абсолютная адсорбция А_i – количество вещества в поверхностном слое, приходящееся на единицу площади поверхности или единицу массы адсорбента

, моль/м² или моль/г

где – количество i -го компонента в поверхностном слое (адсорбата);

s – площадь поверхностного слоя,

m – масса адсорбента.

Избыточная, или гиббсовская, адсорбция Г_i – избыток i -го компонента в поверхностном слое по сравнению с его количеством в объеме фазы, приходящийся на единицу площади поверхности

, моль/м²

где – молярная концентрация i -го компонента в поверхностном слое и объеме фазы соответственно;

V _s – объем поверхностного слоя;

– количество i -го компонента в объеме фазы.

Если концентрация адсорбируемого вещества на поверхности значительно превышает его концентрацию в объеме, можно принять, что Г = А.

Процесс, обратный адсорбции (переход вещества из поверхностного слоя в объем фазы), называется десорбцией.

В зависимости от природы адсорбционных сил различают физическую и химическую (хемосорбцию) адсорбцию.

При физической адсорбции взаимодействие адсорбента и адсорбата осуществляется за счет сил Ван-дер-Ваальса и водородных связей, а при хемосорбции – за счет образования химических связей.

В зависимости от агрегатного состояния смежных фаз различают адсорбцию на границе жидкость-газ, жидкость-жидкость, твердое тело-жидкость, твердое тело-газ.