Адсорбция, часть 1
advertisement
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
