Адсорбция, часть 1

Реклама
ЛЕКЦИ Я № 2, ча сть 1
АДСОРБЦИЯ
Адсорбция ––
Десорбция ––
Адсорбент —
Адсорбат или адсорбтив ––
Абсорбция ––
Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса.
Г
–
·
Поверхностная активность (только для ПАВ)
g = −⎜⎜ dσ ⎟⎟
⎛
⎞
⎝
dc ⎠c→0
Изотерма гиббсовской адсорбции
и графическое определение поверхностной активности
1
Правило Дюкло—Траубе —
Уравнение Шишковского
Отражает зависимость поверхностного натяжения растворов от
концентрации карбоновых кислот:
Δσ = Bln(Ac + 1),
где Δσ — разность поверхностных натяжений раствора и
растворителя, А и В — постоянные коэффициенты, находимые
экспериментально. Размерности коэффициентов в уравнении
Шишковского: [A] = [л/моль]; [B] = [Дж/м2 ].
Адс о рбц ия на тве рдом те ле
Адсорбция на границе твердое тело—газ
Основная характеристика — теплота адсорбции
Физическая
Химическая (хемосорбция)
Те ория мо номоле куля рной адс о рбц ии Ле н гмю ра.
Уравнение изотермы Ленгмюра
c
a = a∞
K + c (при адсорбции из раствора)
P
a = a∞
K + P (при адсорбции газа)
2
Изотерма адсорбции Ленгмюра
Константы уравнения Ленгмюра находят
построенной в логарифмических координатах.
по
изотерме,
Оп ре де ле ние площади, занимае мой моле кулами
ПАВ, и длины моле кул ПАВ
Зная (Γ∞ ), можно рассчитать площадь, занимаемую одной
молекулой адсорбированного вещества на поверхности и длину
молекулы.
Масса вещества
поверхностного слоя:
S0 =
1
Г∞NA
на
единице
m = Γ ∞M
3
поверхности
насыщенного
Тогда длина молекулы в насыщенном адсорбционном слое:
l = m = Г∞ М ,
ρ
ρ
Уравнение изотермы Фрейндлиха
Г = Kф c1/n (при адсорбции из раствора)
a = Kф p1/n (при адсорбции газа)
Изотерма адсорбции Фрейндлиха в координатах Г = f(c), (p)
Константы уравнения Фрейндлиха находят графически по
изотерме, построенной в логарифмических координатах.
4
Полимолекуля рная адсорбция. Теории Поляни и БЭТ
Часто процесс адсорбции заканчивается образованием на
поверхности адсорбента не одного слоя молекул адсорбата, а
полимолекулярного адсорбционного слоя
Изотерма полимолекулярной адсорбции
Основные положения теории Поляни:
● на поверхности твердых адсорбентов существуют адсорбционные
силы, действующие на расстояниях, превышающих размеры
молекул
адсорбата,
в
результате
чего
образуется
полимолекулярный слой;
● плотность слоя убывает по мере удаления от поверхности
адсорбента.
Основные положения теории Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ)
• на поверхности адсорбента имеется определенное число
равноценных в энергетическом отношении активных центров;
• каждая молекула предыдущего слоя представляет собой
активный центр для адсорбции молекул следующего
адсорбционного слоя;
• взаимодействие соседних адсорбированных молекул в первом и
последнем слоях отсутствует;
• предполагается, что все молекулы во втором и более дальних
слоях ведут себя подобно молекулам жидкости.
5
Адсорбированная фаза — цепи молекул, первая из которых
связана с поверхностью адсорбента. Цепи энергетически не
взаимодействуют между собой
Строение адсорбционного слоя по теории БЭТ
6
Скачать