 |
9. Уравнение фрейндлиха. 12. Адсорбция электролитов. 13. Уравнение адсорбции Гиббса. 16. правило панета-фаянса. 17. Адсорбция на границе раздела твердое тело-раствор
|
|
|
|
9. УРАВНЕНИЕ ФРЕЙНДЛИХА
Уравнение Фрейндлиха является эмпирическим уравнением. В случаях соответствия экспериментальным данным оно дает сжатое аналитическое выражение результатов опытов, но не может претендовать на сколько-нибудь исчерпывающее описание механизма адсорбции.
Г. Фрейндлих показал, что при постоянной температуре число молей адсорбированного газа или растворенного вещества, приходящееся на единицу массы адсорбента (т. н. удельная адсорбция x/m), пропорционально равновесному давлению (для газа) или равновесной концентрации (для веществ, адсорбируемых из раствора) адсорбента, возведенным в некоторую степень, которая всегда меньше единицы:
n
х/m= Kф * С
Х-кол-во вещ-ва адсорбтива (моль)
m- масса адсорбента
С – равновесная концентрация, при кот. v адсорбции = v десорбции
Kф – константа Фрейндлиха, Kф = Г при С = 1
n – эмпирическая константа, 0, 1 – 0, 6
10. ТЕОРИЯ МОНОМОЛЕКУЛЯРНОЙ АДСОРБЦИИ ЛЕНГМЮРА:
1) Адсорбция является локализованной и вызывается силами, близкими к химическим.
2) Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а на активных центрах, которыми являются выступы либо впадины на поверхности адсорбента, характеризующиеся наличием т. н. свободных валентностей. Активные центры считаются независимыми (т. е. один активный центр не влияет на адсорбционную способность других), и тождественными.
3) Каждый активный центр способен взаимодействовать только с одной молекулой адсорбата; в результате на поверхности может образоваться только один слой адсорбированных молекул.
4) Процесс адсорбции является обратимым и равновесным – адсорбированная молекула удерживается активным центром некоторое время, после чего десорбируется;
|
|
|
11. ТЕОРИЯ ПОЛИМОЛЕКУЛЯРНОЙ АДСОРБЦИИ ПОЛЯНИ:
1. Адсорбция вызвана чисто физическими силами.
2. Поверхность адсорбента однородна, т. е. на ней нет активных центров; адсорбционные силы образуют непрерывное силовое поле вблизи поверхности адсорбента.
3. Адсорбционные силы действуют на расстоянии, большем размера молекулы адсорбата.
4. Притяжение молекулы адсорбата поверхностью адсорбента не зависит от наличия в адсорбционном объеме других молекул, вследствие чего возможна полимолекулярная адсорбция.
5. Адсорбционные силы не зависят от температуры и, следовательно, с изменением температуры адсорбционный объем не меняется.
12. АДСОРБЦИЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Адсорбция электролитов не укладывается в рамки учения о молекулярной адсорбции, так как адсорбент может по-разному поглощать ионы, на которые распадаются молекулы электролита в растворе. Здесь может иметь место обменная адсорбция с образованием двойных электрических слоев. Это тонкий слой, образующийся на границе двух фаз из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака. Такое разделение всегда сопровождается возникновением разности потенциалов. Адсорбция электролитов, как правило, селективна. Ионы (катионы или анионы), избирательно сорбированные твердой поверхности, придают ей электрический заряд. Вследствие электростатического притяжения ионы противоположного знака образуют второй электрический слой.
Адсорбция ионов зависит от их заряда, размеров и способности к сольватации (гидратации). Чем выше валентность иона, чем в большей мере он сорбируется.
13. УРАВНЕНИЕ АДСОРБЦИИ ГИББСА
Адсорбцию на границе раздела жидкость – газ непосредственно не измеряют, а вычисляют с помощью уравнения Гиббса, которое выведено на основании 2-го начала термодинамики:
|
|
|
Г= -(d*сигма/dc)*(c/RT),
Где Г- кол-во адсорбированного вещ-ва моль/см в квадрате
с- молярная концентрация раствореного вещества, моль/дм в кубе
R-газовая постоянная=8, 32 дж/(моль*К)
-(d*сигма/dc) – поверхностная активность
16. ПРАВИЛО ПАНЕТА-ФАЯНСА
Характерным признаком адсорбции яв-ся еѐ избирательность или специфичность. Это значит, что каждый адсорбент адсорбирует не любые в-ва, а только одно или несколько определенных в-тв. Избирательность адсорбции объясняется тем, что должно произойти случайное совпадение в распределении электронной плотности молекул адсорбента и адсорбтива по типу «ключ – замок». Другими словами должно быть определенное химическое сродство между адсорбентом и адсорбтивом. Избирательность адсорбции яв-ся основой ее практического применения. При эквивалентной адсорбции адсорбируются ионы имеющие в своем составе адсорбенты. Объясняется это тем что адсорбируемые ионы включаются в его структуру и достраивают его. Эта закономерность сформулирована в виде правила Панета – Фаянса: при эквивалентной адсорбции адсорбируются те ионы, имеющие в своем составе такие же атомы или группировки как и в составе адсорбента.
17. АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ТВЕРДОЕ ТЕЛО-РАСТВОР
Адсорбция растворенных вещ-в твердыми адсорбентами осложнена рядом факторов:
Присутствие третьего компонента – растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбата за места на молекуле адсорбента
Взаимодействие между молекулами адсорбента и растворителя
Электростатическое взаимодействие между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если он является электролитом
Неэлектролиты и слабые электролиты на поверхности адсорбента адсорбируются из растворов в виде молекул. Такой процесс наз-ся молекулярной адсорбцией.
Адсорбция зависит от природы и концентации адсорбента, температуры, природы адсорбента и растворителя, удельной поверхности адсорбента.
|
|
|
