Классификация по типу взаимодействия адсорбата и адсорбента

По типу взаимодействия адсорбата и адсорбента различают физическую адсорбцию, хемосорбцию (химическое присоединение атома или молекулы) и ионный обмен.

Таблица 9.2

Основные характеристики адсорбции

 

	Физическая адсорбция	Хемосорбция
чем обусловлена	физическими силами (силы Ван-дер-Ваальса и водородные связи)	химическими силами между адсорбентом и адсорбатом
стехиометрические соотношения	отсутствуют	существуют определенные стехиометрические соотношения
теплота адсорбции	мала, близка к теплоте испарения, составляет 10-40 кДж/моль	велика, 40 - 400 кДж/моль
температура	с повышением температуры уменьшается	повышение температуры способствует процессу хемосорбции
специфичность	мало специфична, слабо зависит от природы адсорбента	специфична, часто образуется поверхностное химическое соединение на поверхности адсорбента

Продолжение таблицы 9.2

обратимость	обратима (что адсорбируется, то и десорбируется)	часто необратима (вместо адсорбированного вещества часто десорбируется другое соединение)
скорость	быстро, с течением времени уменьшается	чаще замедлена, что связано с прохождением энергетического барьера
локализация	не локализованная (молекулы адсорбата способны перемещаться по поверхности адсорбента)	локализованная (молекулы адсорбата связаны с адсорбентом за счет прочных химических связей)

 

Хемосорбцию можно определить как процесс образования двумерного химического соединения , не идущий, в отличие от обычной химической реакции, в глубину объемной фазы. Например: хемосорбция кислорода на угле и графите (в результате окисления поверхностных атомов углерода образуются, в зависимости от условий, те или иные поверхностные оксиды, изображенные следующими формулами):

Прочная пленка оксида препятствует дальнейшему проникновению кислорода вглубь твердой фазы.

Не существует четкой границы между физической адсорбцией и хемосорбцией. На практике обычно осуществляются промежуточные варианты: основная масса вещества связывается с адсорбентом слабо (физическая адсорбция), а небольшая часть прочно (хемосорбция).

 

Основные экспериментальные зависимости адсорбции

Т2 > Т1 А=fT(C), A=fT(p)

1. Изотерма адсорбции – зависимость адсорбции от равновесного давления или равновесной концентрации при Т=const. С повышением температуры увеличивается десорбция, следовательно, адсорбция уменьшается.

 

А=fС(Т), A=fр(Т)

2. Изобара (изопикта) адсорбции – зависимость адсорбции от температуры при постоянной концентрации или давлении адсорбата (С, р=const): 1 – изобара при физической адсорбции, 2 – при хемосорбции.

 

С=fА(Т), р=fА(Т)

3. Изостера адсорбции – зависимость концентрации или парциального давления от температуры при постоянной величине адсорбции А=const (расчетная зависимость, позволяющая определить теплоту адсорбции).

Наиболее распространенной зависимостью, получаемой экспериментально, является изотерма адсорбции, так как проще всего обеспечить постоянство температуры.

Адсорбция на границе твердое тело – газ

Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра

Основные положения

1. Адсорбция молекул адсорбата происходит на активных центрах, всегда существующих на поверхности адсорбента. Активные центры адсорбента энергетически равноценны.

2. Каждый активный центр может адсорбировать только одну молекулу адсорбата. В результате этого на поверхности адсорбента образуется мономолекулярный слой адсорбата.

3. Адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом. Поэтому время пребывания молекул на активных центрах не зависит от того, заняты молекулами соседние активные центры или нет.

4. Адсорбция носит динамический характер. Адсорбат удерживается на поверхности адсорбента некоторое время, а потом десорбируется.

 

На основе теории мономолекулярной адсорбции Лэнгмюром было предложено уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра:

, (9.18)

где р – парциальное давления газа, К – константа адсорбционного равновесия в уравнении Лэнгмюра, А_∞ – предельная адсорбция (емкость адсорбционного монослоя).

На изотерме адсорбции Лэнгмюра выделяют три участка:

Рис.9.9. Изотерма мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра в координатах А=f(p).

I – в области малых давлений (р→ 0, Кр< < 1), тогда: А=А∞ ·Kp, величина адсорбции линейно растет с увеличением концентрации (уравнение Генри). III – в области больших давлений (Кр> > 1), тогда: А=А∞ , вся поверхность адсорбента занята молекулами адсорбата. II – в области средних давлений уравнение (9.18).

 

 

Расчет констант уравнения Лэнгмюра

Константы (К и А_∞ ) уравнения Лэнгмюра рассчитывают графическим способом. Для этого уравнение (9.18) приводят к линейному виду:

. (9.19)

Строят изотерму адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра (рис.9.10):

Предыдущая15161718192021222324252627282930Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. I. 11. Законы земледелия. Суть законов: минимума, максимума, оптимума; взаимодействия факторов.
2. I. Классификация лекарственных форм по агрегатному состоянию.
3. III. 39 Классификация и оценка предпринимательского риска
4. IV. Прочитайте и перепишите следующие предложения. Определите, к какому типу условного предложения относится каждое из них. Переведите письменно предложение.
5. Административно-правовые акты, понятие и классификация
6. Адсорбция растворенных веществ на твердых адсорбентах
7. Аллергические реакции, развивающиеся по I типу гиперчувствительности
8. Аллергические реакции, развивающиеся по II (цитотоксическому) типу гиперчувствительности
9. Аллергические реакции, развивающиеся по III (иммунокомплексному) типу гиперчувствительности
10. Аллергические реакции, развивающиеся по IV (опосредованному Т-клетками) типу гиперчувствительности
11. Алюминиевые сплавы, их классификация, область применения
12. Б.Генеалогическая классификация языка