Felületi jelenségek és adszorpció tartalom platform

Az anyagok a táblázatban felsorolt, a hidrofil tulajdonságok: kvarc, malachit, grafit, talkum, és hidrofób - viasz és PTFE.

Kapilláris felemelkedése folyadék miatt számos ismert jelenségek és folyamatok. Impregnálás papír szövetek által okozott kapilláris emelése folyadékok a pórusok; vízhatlan szövet feltéve azok hidrofób, és ennek eredményeként - a negatív kapilláris emelkedés; emelkedő víz a talajból a száron a növény annak köszönhető, hogy a rostos szerkezet fából; kapilláris jelenségek által okozott keringési folyamatok vérerek; adszorpciós folyamatok kispórusú adszorbenseket, hogy kísérik kapilláris kondenzáció. Vízfeltörés a talajban és a talajnedvesség növényzet biztosítja. Annak megakadályozása érdekében szárítás a talaj (víz párolgása a felület) hajtjuk meglazításával (boronálás), hogy elpusztítsák a kapillárisokat és repedéseket, amelyeken keresztül a nedvesség emelkedik.

Egy érdekes példa a megnyilvánulásai kapilláris nyomás szolgálhat a meghúzási előfordulása kapilláris erők a részecskék közötti, vérlemezkék jelenlétében folyékony réteg közöttük egy homorú meniszkusz (részecskék jó nedvesítő folyadék).

Például, száraz homokot - szemcsés anyag. Egy kis nedvesítő a homok jól formált, t. K. A részecskék, amelyek kapilláris erőt, meghúzási részecskék. At erős nedvesség homok kenhető, t. K. meniszkusz részecskék közötti eltűnik, a részecskék körül a folyadék.

Egy másik példa a kapilláris összehúzódás - „kiáll” egymással üveglapok elválasztva egy nagyon vékony réteg a víz (egy csepp). Egy ilyen lemez nagyon nehéz elszakítani egymástól.

3. Fogalommeghatározások és jellemzők adszorpció

Koncentráció gáznemű vagy oldott anyag a felület - a felületén egy szilárd vagy folyékony - úgynevezett adszorpciós.

Adszorpciós okozza a jelenléte az adszorpciós erők különböző jellegű. Hogy megkülönböztessük intermolekuláris (van der Waals-féle) és a kémiai (ionos, kovalens) erők közötti atomok és molekulák a felületen. Az az anyag, amely képes (adszorbanciájával) egyéb anyag a felületén, az úgynevezett adszorbens.

Az adszorbeált anyag, az úgynevezett adszorbeátumot (néha adszorbát).

Egyes esetekben a felszívódás, amely akkor kezdődött a felületen, nyúlik mélyen a elnyelő. Ezt a folyamatot nevezik felszívódását. Ha abszorpciós kíséri kémiai kölcsönhatás az anyag felszívódó anyag - elnyelő ilyen folyamatot nevezik kemiszorpció. Egy példa a kemiszorpció jelezheti a felvételét a szén-monoxid (IV), vagy a kén-oxid (IV) nátrium-karbonáttal (keveréke NaOH és Ca (OH) 2), amely, elnyeli a gázok kémiailag kölcsönhatásba lépnek velük. Kémiai adszorpció gyakorlatilag visszafordíthatatlan.

Fizikai adszorpció miatt van der Waals kölcsönhatások. Ez jellemzi a jó reverzibilitás, a hiánya sztöchiometriai arányokat növelésével csökken adszorpciós hőmérsékletre, közelsége hatásokat adszorpciós égéshőjének elpárologtatás (jellemzően 10-80 kJ / mól).

Adszorpció, abszorpció és kemiszorpciót az általános fogalma szorpciós. Szorpciós is igaz kapilláriskondenzáció. zaklyuchayuschuyucya felszívódás és kondenzáció, szilárd porózus adszorbensek a gázok és gőzök. A legfontosabb, hogy az adszorpciós.

Adszorpciós vizsgálat kezdődött a második felében a XVIII megnyitásával egy német tudós Scheele adszorpciós szén gázokat és a munka az orosz kémikus. felfedezett és részletesen szén abszorpciós színezékek oldatból. először javasolta, hogy használja ipari méretekben szén tisztító oldatok szennyeződések (tisztítás az alkoholt kozmaolajat szag ivóvíz és így tovább.).

De a legnagyobb fejlesztés a tanítás az adszorpciós elérte a huszadik században munkájának köszönhetően. PA et al.

Az adszorpciós folyamat reverzibilis, a részecske az adszorpciós rétegek nem mereven, rezegnek, az a felszínhez közelebb az adszorbens, majd tőle. Ezek közül néhány túlmutatnak az erők vonzereje az adszorbens. Ebben az esetben, van egy fordított folyamat - deszorpció. t. e. vezethet molekulák vagy ionok adszorbeált anyagokat, amelyek a felületén az adszorbens és gondozása a környezetükben.

Idővel, a rendszer egy állam az adszorpciós egyensúlyi helyzet:

ahol az átlagos száma kilépő részecskék a felületi réteg egyenlővé válik az átlagos részecskék számát adszorbeált az azonos időintervallumban.

Adszorpciós szelektív. Például, aktív szén abszorbeálja a klór, hanem nem adszorbeálja a szén-monoxid (II) - a szén-monoxid. Ezért maszkok nem használható tűzoltó felszerelések, mint a tűz zóna sokkal szénmonoxid (II).

Az adszorpciós folyamat exoterm, és ezért összhangban Chatelier elv növekvő adszorpciós hőmérséklet csökken. Így rezgések részecskék adszorbeált felület növeli, így az egyensúly irányába van eltolva, deszorpció.

A kvantitatív mértéke adszorpciós, Gibbs, az értéke a G, az úgynevezett specifikus adszorpciója és meghatározott, mint feleslegben (általában mól) a komponens egységnyi területe a felület:

ahol n - a mólszáma adszorbeátum;

S - fajlagos felület.

Ha az adszorbens egy szilárd porózus test, a teljes felülete, amely nem határozható meg, az adszorpciós egységre utal súlyát az adszorbens és jelöljük A:

ahol x - a mennyisége adszorbeálódott anyagot (kmól);

m - az adszorbens tömegére.

Adszorpciós lehet menni a szakasz felülete következő fázisokat: a gáz - szilárd anyag, az oldatot - szilárd, gáz - oldatot.

A függőség adszorpciós rendszer paraméterei: nyomás (koncentráció) és a hőmérséklet leírt izotermák és izobár adszorpciós.

4. izotermák és isobar ADSZORPCIÓ

Ez az úgynevezett adszorpciós izoterma adszorpciós A függését az oldott anyag koncentrációja a C (adszorpció során az anyag a szilárd vagy folyékony felületek), vagy a parciális gáznyomása P (adszorpcióját gázok vagy gőzök a szilárd felületeken) állandó hőmérsékleten.

Ez a kapcsolat gyakran grafikailag ábrázolható, mint egy görbe

A ft = (C) - a oldott anyag

A = fT (F) - a gáz /

Tekintsük a lehetséges típusú adszorpciós izotermák. Sokkal kísérleti anyag lehetővé tette számunkra, hogy azonosítsa a három fő típusa adszorpciós izotermák.

Monomolekuláris izoterma (Langmuir) adszorpciós (ábra6) jellemző a gáz (gőz) adszorbeálva bizonyos szilárd adszorbensek és az adszorpciós az oldott anyag a határfelületen oldatot - gáz és szilárd adszorbensek, visszük oldatba.

Magyarázat típusú izoterma. Hiányában az adszorbeált anyag (C = 0, p = 0), a teljes mentes terület az adszorbens. Növelésével az oldott anyagot koncentráció (vagy a gáz nyomása) felülete gyorsan kezd megtelni az adszorptív molekulák; adszorpciós gyorsan növekszik (lineárisan), az üres felület csökken. Molekulák nehéz megtalálni egy szabad hely, a felvett növekedés lassul. Amikor a teljes felület borítja egy monomolekuláris réteggel (Layer egy molekula vastagságú), telítődés következik be, vagy a határt adszorpciós A ¥. A további növekedés a koncentrációját adszorpciós érték már nem változik, mivel a teljes felület által elfoglalt adszorbeált molekulák. A hőmérséklet növelésével adszorpció csökken. A izoterma alacsonyabb, de az értéke a maximális adszorpciós megmarad (t. K. A terület adszorbens nem változik), de elérése ¥ A fordul elő nagyobb koncentrációban.

6. ábra. A izoterma adszorpciós monomolekuláris (T2> T1)

Polimolekuláris adszorpciós izoterma (ábra7) jellemzőek az adszorpciós gázok vagy gőzök szilárd adszorbensek. Isotherm alkotnak (s-alakú izoterma) alacsony nyomáson hasonlít monomolekuláris adszorpciós izoterma (plot P1), t. E. Az egyik van kialakítva a felületi réteg a adszorptív molekulák. A további növekedés a gáz nyomását az első réteg eltarthat egy második, harmadik, és így tovább. G. molekuláris rétegben előfordul polimolekuláris adszorpció, így adszorpciós meredeken emelkedik.

Az első réteg visszamarad az adszorbens molekuláris kölcsönhatás erők adszorbens - adszorbátum. és a második és harmadik réteg által megtartott közötti vonzóerő adszorbeátumot molekulák. Koncentrációja az adszorpciós felületet eredményez, hogy a gáz (gőz) kondenzáljuk, és kondenzátum folyadék réteg felületén kialakított az adszorbens.

7. ábra. Isotherm többrétegű adszorpció

PS - a gőznyomás

Az adszorpciós izotermák a kapilláris kondenzáció (ábra8) jellemző a gázok (gőzök) adszorbeált porózus adszorbensek. Ezek izotermák izotermák hasonló többrétegű adszorpció, de ők is van némi különbség. A porózus adszorbens már számos pórusok jelentenek kapilláris. A formáció a polimolekuláris réteg a pórusok falán történik ívelt (homorú) felülete részben folyékony fázisok - a gőz gőznyomás, amely felett kevesebb, mint egy sík felület. Ezért a porózus anyagok pára lecsapódik alacsonyabb nyomásokon és kondenzáció, hogy töltse ki az összes a pórusokat. Ez a folyamat véget ér korábban, mint a telített gőz nyomás elérésekor. Ezért az adszorpciós izoterma megközelíti a határértéket (összes pórusok telítődése adszorpció nem megy).

8. ábra. Többrétegű adszorpciós izoterma,

bonyolítja kapilláriskondenzáció

PS - a gőznyomás

Izobárok és isopycnal adszorpciós

Adszorpciós izobár úgynevezett függését az adszorpciós gáz (vagy gőz) a szilárd adszorbensről hőmérsékletet állandó gáz parciális nyomása (p) A = fp (T)

Isopycnals úgynevezett adszorpciós függését az adszorpciós egy oldott anyag a hőmérséklet állandó oldott anyag koncentrációja A = fc (T)

Az adszorpciós folyamat exoterm, és ezért összhangban Le Chatelier-elv hőmérséklet növelésével mennyiségének fizikai adszorpció csökken (9. ábra). A növekvő hőmérséklet-ingadozások felületileg adszorbeált fajok amplifikálunk, ezek leválnak a felületről, az egyensúly irányába van eltolva, deszorpció.

9. ábra. Izobár (P = const) vagy izopiknikus vonal (G = const) adszorpciós.

Leírás Az adszorpciós kölcsönhatások a molekulák és a molekulák az adszorbens egy nagyon bonyolult, és még mindig megoldatlan probléma, hogy a végén. Vegyünk néhány adszorpciós elmélet fogják fedezni a következő előadás.

Ma találkoztunk a főbb felszíni jelenségek: nedvesítő, terjesztése és az adszorpció. A következő előadás kapja részletes vizsgálatát az adszorpciós jelenségek, amelyek jelentős szerepet játszanak a természetben, feldolgozza.

Adjunktusa Foch