Сродство между адсорбтивом и растворителем

 

Адсорбция на границе твердое тело – раствор похожа на адсорбцию газа на поверхности твердого тела, но сильно усложняется наличием третьего компонента – растворителя.

Молекулы растворителя тоже могут адсорбироваться на поверхности адсорбента и, следовательно, могут составлять конкуренцию молекулам адсорбтива. Кроме того, адсорбция на границе твердое тело – раствор усложняется взаимодействием молекул адсорбтива с молекулами растворителя.

При рассмотрении адсорбции из раствора различают два случая: адсорбцию неэлектролита (адсорбируются молекулы адсорбтива) и адсорбцию электролитов, когда избирательно адсорбируется один из ионов электролита.

Адсорбционная способность зависит от природы растворителя, адсорбента и адсорбтива, температуры и концентрации.

При адсорбции из раствора молекулы адсорбтива и растворителя являются конкурентами, то, очевидно, что чем хуже адсорбируется растворитель на адсорбенте, тем лучше будет адсорбироваться растворенное вещество.

Критерием адсорбируемости вещества (растворителя или растворенного вещества) на поверхности твердого тела может быть его поверхностное натяжение. Как известно, ПАВ обладают малым поверхностным натяжением. Поэтому, чем больше поверхностное натяжение самой среды (растворителя), тем меньше молекулы растворителя способны к адсорбции на твердом теле и тем лучше на нем адсорбируется растворенное вещество (ПАВ). Адсорбция ПАВ на поверхности твердого тела обычно хорошо идет из водных растворов и много хуже из растворов органических растворителей, имеющих сравнительно малое собственное поверхностное натяжение.

Другим критерием пригодности растворителя в качестве среды для адсорбции является теплота смачивания этим растворителем адсорбента. Чем больше теплота смачивания, тем больше энергетическое взаимодействие растворителя с адсорбентом и тем менее пригодной средой для адсорбции является данный растворитель. Таким образом, можно сформулировать общее правило: если взятый растворитель плохо смачивает твердую поверхность адсорбента, то адсорбция растворенного вещества из такого растворителя будет велика.

Твердые вещества, состоящие из полярных молекул (алюмоселикаты), дают большой тепловой эффект при смачивании полярными растворителями (водой). Вещества, состоящие из неполярных частиц (уголь), выделяют больше тепла при смачивании неполярными жидкостями (углеводородами). Неполярные адсорбенты, как правило, лучше адсорбируют неполярные адсорбтивы, а полярные адсорбенты – полярные адсорбтивы.

Поскольку диэлектрическая проницаемость  до некоторой степени является мерой полярности вещества, то существует связь ее с адсорбционной способностью в этих жидкостях различных адсорбтивов. Рассматривая влияние химической природы адсорбтива на его способность адсорбироваться на поверхности твердого тела, можно руководствоваться правилом П.А. Ребиндера: Вещество В может адсорбироваться на границе фаз А и С, если оно будет уравнивать полярности этих фаз.

Из правила Ребиндера вытекает, что чем больше разность полярностей между растворимым веществом и растворителем, а, следовательно, меньше растворимость вещества, тем лучше оно будет адсорбироваться. И наоборот – чем лучше растворитель растворяет адсорбтив, тем хуже в этой среде протекает его адсорбция.

К общим закономерностям для молекулярной адсорбции растворенных веществ на твердой поверхности относится зависимость от температуры и ее обратимость, так как по своей природе она носит физический характер. С увеличением температуры адсорбция из раствора уменьшается.

Кроме общих положений о влиянии природы адсорбтива на адсорбцию имеется и ряд частных правил. Так, с увеличением молярной массы способность адсорбироваться возрастет, в данном классе органических соединений адсорбционная способность возрастет с увеличением числа двойных связей и гидроксильных групп. Органические соединения можно классифицировать в порядке убывания адсорбционной способности следующим образом:

кислоты >спирты, альдегиды, кетоны > непредельные углеводороды > предельные углеводороды.

Ароматические соединения адсорбируются лучше, чем алифатические, а непредльные соединения лучше, чем насыщенные.

При адсорбции жирных кислот и спиртов на твердых веществах соблюдается правило Траубе, как и при адсорбции на границе раствор – воздух.

Адсорбция из растворов на твердых адсорбентах подчиняется двум закономерностям.

1.Влияние пористости адсорбента на адсорбцию.

С уменьшением размеров пор, адсорбции небольших молекул ПАВ возрастает, а крупных - падает.

Это связано с тем, что для заполнения мелких пор адсорбента требуется больше мелких и меньше крупных молекул.

2. Ориентации молекул ПАВ на данной границе раздела и носит название правила Ребиндера Оно определяет и выбор условий для адсорбции на границе раздела твердое тело-жидкость.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: