Адсорбція на межі поділу двох фаз. Кількісні характеристики процесу адсорбції. Ізотерма адсорбції. Рівняння Фрейндлиха, рівняння Легмюра

Страницы работы

4 страницы (Word-файл)

Содержание работы

Лекція № 2

Тема :

Адсорбція. Ізотерма адсорбції

  1. Адсорбція на межі поділу двох фаз. Змочування.
  2. Кількісні характеристики процесу адсорбції. Ізотерма адсорбції
  3. Рівняння Фрейндлиха, рівняння Легмюра.
  4. Полімолекуляра адсорбція.
  5. Молекулярна адсорбція з розчинів. Правило - Панетта-Фаянса.
  6. Іоннообмінна адсорбція. Рівняння Нікольського. Ємність поглинання

1. Адсорбція на межі розчин – газ.

В рідких системах поверхневий натяг є функцією від концентрації розчиненої речовини. При цьому можливі три залежності s від концентрації розчину . При додаванні ПАР – поверхнево активних речовин - s - зменшується , а при додаванні ПІАР – поверхнево інактивних речовин – зростає.

Залежність поверхневого натягу від концентрації розчиненої речовини.

Кількісну характеристику здатності речовини адсорбуватися на поверхні поділу двох фаз описано рівнянням Гіббса:

Де  Г – кількість моль адсорбованої речовини;

R  - універсальна газова стала;

Т – температура

С – рівноважна концентрація речовини в розчині;

s - поверхневий натяг.

В рівнянні Гіббса відношення   ----- , називають поверхневою активністю і позначають G.

Зрозуміло, що показник адсорбції буде залежати від зміни поверхневого натягу, при зміні концентрації речовини в рідині. Якщо s збільшується тоді ds >0, Г<0 – негативна адсорбція речовина не накопичується в поверхневих шарах, а якщо s зменшується тоді ds <0, Г>0 – позитивна адсорбція і концентрація речовини в поверхневи шрах більше ніж в об’ємі фази.

Висновок поверхневий натяг – міра адсорбції; при зниженні s– показник адсорбції Г має позитивне значення, а значить речовина легко адсорбується рідиною, і навпаки

Правило Дюкло - Траубе

l  поверхнева активність жирних кислот, спиртів, амінів та інших речовин в гомологічних рядах на межі розчин-повітря зростає в 3,2 рази при збільшенні вуглеводневого ланцюга на кожну СН2-групу

Орієнтація молекул ПАР на межі розчин- газ

1. Розглянемо адсорбцію на межі поділу двох фаз рідина / тверде тіло.

В процесах адсорбції на межі поділу рідина/ тв. тіло значну роль відіграють процеси змочування. Зрозуміло, що чим краще змочується поверхня тим більш активно адсорбується  рідина поверхню твердого тіла.

Змочування відіграє значну роль в справі захисту рослин від шкідників та хвороб. Як відомо чим краще змочується поверхня тим  більший ефект від засобу  захисту.

Які випадки спостерігаються при нанесенні рідини на  тверде тіло:

Якщо кут змочування < 90 – поверхня – гідрофільна,  змочування відбувається в значній мірі.

Якщо кут змочування > 90 – поверхня гідрофобна – змочування не відбувається.

Чи можна якось впливати на процеси змочування? Речовини, які адсорбуючись, накопичується на поверхні поділу, знижують поверхневий натяг даної межі поділу і називається поверхнево активними ПАР. Для таких речовин  G>0, Г>0.).

Розглянемо дію мила, як миючого засобу, принцип дії якого аналогічний до дії ПАР.

Частинки бруду (сажа , жир тощо) потрапляючи  на шкіру рук адсорбуються на ній. Оскільки частинки бруду гідрофобні вони не змочуються водою і не видаляються з поверхні. Мило – це солі органічних кислот, їх молекули складаються з неполярних радикалів та полярних карбоксильних груп. R-COO-Na+.  Якщо на шкіру нанести мило, то його молекули адсорбуються на частинках бруду таким чином, що їх неполярні групи зв’яжуться з частинками бруду, а полярні групи –СОО будуть повернути в бік води. Як наслідок – частинки бруду змочуються водою і легко видаляються з поверхні.

В с/г ПАР дуже широко застосовуються. Для приготування емульсій та змочувальних порошків для захисту рослин від шкідників. Як показали дослідження можна застосовувати ПАР і для утримання води в ґрунті На поверхні ґрунту утворюється плівка, яка запобігає випаровуванню води, але одночасно без перешкод пропускає повітря та атмосферні осади. Фрукти та овочі, оброблені ПАР довше зберігаються, врожайність огірків , оброблених ПАР збільшується на 20%

Якщо речовина при введенні його в розчин збільшує поверхневий натяг, то така речовина є поверхнево неактивна . (G<0, Г<0)

3. Основні положення теорії Ленгмюра для мономолекулярної адсорбції (адсорбція газів на твердому адсорбенті)

  1. Адсорбція молекул відбувається не на всій поверхні адсорбенту, тільки на певних її ділянках - адсорбційних центрах.
  2. Адсорбційні центири характеризуються ненасиченістю силового поля, завдяки  чому на них утримуються молекули газів. Такими центрами є піки й піднесення, наявні на будь-якій поверхні, а також ребра, кути кристалів і границі зерен у мікронеоднорідному адсорбенті.
  3.  Кожен адсорбційний центр може удержати тільки одну молекулу адсорбата, тобто адсорбат розподіляється на адсорбенті мономолекулярним шаром.
  4. Адсорбовані молекули утримуються активним центром на протязі певного часу, потім відриваються й переходять у газову фазу - десорбируются

Похожие материалы

Информация о работе