05.Адсорбция
реклама
М.В. Чорная Поверхностные явления Это процессы которые происходят на границе раздела фаз в гетерогенных системах. Свойства молекул в поверхностном слое и в объеме системы существенно различаются между собой. Поверхностные молекулы жидкости всегда находятся под действием силы , стремящейся втянуть их внутрь, т.е. поверхность жидкости всегда стремится сократится. Поверхностная энергия Gs Важнейшей характеристикой поверхностной фазы является поверхностная энергия Gs – разность средней энергии частицы, находящейся на поверхности, и частицы, находящейся в объеме фазы Поверхностное натяжение σ Для характеристики поверхности раздела, отделяющей данную фазу от другой, вводится понятие поверхностное натяжение σ – отношение поверхностной энергии к площади поверхности раздела фаз; величина поверхностного натяжения зависит только от природы обеих фаз. Адсорбция • Это изменение концентрации компонентов в поверхностном слое по сравнению с объемной фазой. • Адсорбция наблюдается на границе раздела различных фаз. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) • ПАВ- это соединения, которые адсорбируются на поверхности раздела фаз и уменьшают поверхностное натяжение воды. • Американские ученые Ленгмюр и Гаркинс выдвинули предположение, что ПАВ имеют дифильное строение, т.е. состоят из частей - полярной и неполярной. • а – полярная часть , обеспечивающая ее склонность к , ассоциации и т.д., например группы -ОН, -NH2, -СООН • b – неполярная часть , обладающая слабым силовым полем, например углеводородная цепь В процессе происходит не только накопление в поверхностном слое, но и ориентация полярная часть направлена в полярную среду, а неполярная - в неполярную. • Вещества, добавление которых к растворителю уменьшает поверхностное натяжение, называют поверхностноактивными (ПАВ), вещества, добавление которых увеличивает или не изменяет поверхностное натяжение – поверхностно-инактивными (ПИАВ). Рис. 1 Изотермы поверхностного Рис. 2 Изотерма адсорбции натяжения растворов ПИАВ (1, 2) ПАВ на границе раствор – пар и ПАВ (3) Правило Дюкло -Траубе Исследуя поверхностное натяжение водных растворов органических веществ, Траубе и Дюкло установили для гомологических рядов поверхностно-активных веществ следующее эмпирическое правило: В любом гомологическом ряду при малых концентрациях удлинение углеродной цепи на одну группу СН2 увеличивает поверхностную активность в 3 – 3.5 раза. Физическая адсорбция возникает за счет ван-дерваальсовых взаимодействий. Она характеризуется обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры, Химическая адсорбция (хемосорбция) осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата. Хемосорбция обычно необратима; химическая адсорбция, в отличие от физической, является локализованной, т.е. молекулы адсорбата не могут перемещаться по поверхности адсорбента. Повышение температуры способствует её протеканию. Ионная адсорбция Это химическое взаимодействие между ионами растворенного вещества с твердой поверхностью адсорбента. Ионная адсорбция происходит по двум механизмам: 1)избирательная адсорбция 2) ионообменная адсорбция Правило Пескова Фаянса Первое правило.На поверхности кристаллического твердого тела из раствора электролита специфически адсорбируется ион, который способен достраивать его кристаллическую решетку или может образовывать с одним из ионов, входящим в состав кристалла, малорастворимое соединение. Второе правило.На твердой поверхности адсорбента адсорбируются только те ионы знак заряда которых противоположных знаку заряда поверхности адсорбента Ионообменная адсорбция • Ионообменная адсорбция - это процесс обмена ионов с одинаковым зарядом который происходит между адсорбентом и адсорбатом в точно эквивалентных соотношениях. • Адсорбенты, на которых происходит процесс обмена ионов называют ионитами. (ионообменниками). Катиониты
