химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

молекулы адсорбируются только на свободных местах поверхности адсорбента, с которыми они образуют адсорбционный комплекс. Связь с адсорбентом может быть при этом химической' или физической, но достаточно сильной для того, чтобы молекула не перемещалась вдоль поверхности. В этом случае наблюдается локализованная адсорбция в отличие от нело-кализованной, когда молекулы адсорбата могут свободно перемещаться вдоль поверхности адсорбента. Так как поверхность адсорбента состоит из атомов, ионов или молекул, то для перемещения молекулы вдоль поверхности необходимо преодолевать потенциальные барьеры (см. схему на рис. XVI, 3). Поэтому при низких температурах физически адсорбирующиеся молекулы преимущественно локализованы, а при высоких—не локализованы. Химически адсорбирующиеся молекулы локализованы.

Для вывода уравнения изотермы локализованной адсорбции рассмотрим химическую или квазихимическую (для локализованной физической адсорбции) реакцию

молекула газа+свободное место на поверхности адсорбента к > < у локализованный адсорбционный комплекс

Если пренебречь взаимодействиями адсорбат—адсорбат и влиянием образовавшихся адсорбционных комплексов на соседние свободные места, то константа равновесия этой реакции

К —— = ~ (XVI, 7)

р<ц р0о

где а0 и 60=——поверхностная концентрация свободных мест и

"-/71

заполнение ими поверхности соответственно (предполагается, что каждое свободное место может образовать один адсорбционный комплекс).

^Так^как сумма занятых и свободных мест на поверхности равна общему числу?мест на поверхности, то

а -]- а0 = а

(XVI, 8)

или в соответствии с определением (XVI, 4)

е + 90 = 1

(XVI, 9)

Вводя значение сс0из выражения (XVI, 8) или значение % из выражения (XVI, 9) в уравнение (XVI, 7), получим:

§ 4. Изотерма адсорбции Лэнгмюра. Адсорбция смеси газов 445 откуда

6 = —El— (XVI. 10)

1 + Кр

р = 5 (XVI, Юа)

/С (1—8)

а = amKp (XVI, 106)

1 + КР

или, учитывая выражение (XVI, 4)

* а= атКр (XVI, Юв)

1 + Кр

Эти формулы выражают уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра. В соответствии с допущениями, сделанными при его выводе, это—уравнение локализованной адсорбции на однородной поверхности в отсутствие сил притяжения между молекулами адсорбата. Силы отталкивания учитываются тем, что одно место на поверхности адсорбента может быть занято только одной молекулой адсорбата, т. е. они принимаются не зависящими от значения 6 и действующими лишь при непосредственном соприкосновении адсорбированных молекул друг с другом.

В области малых концентраций /Ср<1 и

G^Kp (XVI, 11)

а«ваяКр (XVI, Па)

а^атКр (XVI, Пб)

т. .е. величины заполнения поверхности или адсорбции пропорциональны давлению в газе. Следовательно, справедливо уравнение Генри (XVI, 5), (XVI, 26) или (XVI, За). Таким образом, в области малых давлений уравнение Лэнгмюра переходит в уравнение Генри*.

Если же концентрация настолько велика, что (при больших К) /Ср>1, то в знаменателе правой части уравнений (XVI, 10), (XVI, 106) и (XVI, Юв) можно пренебречь единицей; при этом

* Связь между константой К уравнения Лэнгмюра (которую удобнее здесь обозначить через Ад р) и константами Кар и Ка р уравнения Генри можно получить, сопоставляя уравнения (XVI, 26) и (XVI, За) с уравнениями (XVI 116) и (XVI, Па):

Кб,Р - ~а,р - Ка*р

Величины ат, ат и сат> выражающие предельную адсорбцию, при постоянной температуре постоянны.

6^1|a->afflHc^flm (XVI, 12)

Таким образом, вначале адсорбция растет пропорционально концентрации или давлению газа, но постепенно этот рост замедляется, и при достаточно высоких концентрациях газа наступает насыщение поверхности мономолекулярным слоем адсорбата. Этой форме изотермы близка изотерма адсорбции бензола на поверхности графитированной сажи, представленная на рис. XVI, 1.

(XVI, 13)

Р_ _

а

или

Уравнение Лэнгмюра, например (XVI, Юв), можно привести к линейному виду:

ЧП

_] р

а,пК

(XVI, 13а)

или

— = Кат — Ка Р

а ат атК

Р

(XVI, 136)

Графики зависимсти р/а от р, или а/р от а, или 1/а от 1/р в случае применимости уравнения Лэнгмюра дают прямые линии. Отсекаемые на оси ординат отрезки и наклоны этих прямых позволяют определить константы уравнения Лэнгмюра ат и К-На рис. XVI, 4 показан пример такого спрямления изотермы адсорбции бензола на поверхности графитированной сажи (в области преимущественно мономолекулярного заполнения).

Величину ат, т. е. количество адсорбата (молЫг адсорбента), покрывающее поверхность адсорбента плотным монослоем, называют емкостью монослоя. Эта величина позволяет определить удельную поверхность s адсорбента, если известна площадь о>т, занимаемая молекулой адсорбата в плотном монослое:

s = amNAcom (XVI, 14)

где NA—число Авогадро.

Величину ыт находят из ван-дер-ваальсовых размеров молекулы, ее ориентации у поверхности и упаковки.

Зная величину s, можно определить поверхностную концентрацию a=ats и заполнение поверхности:

6 = a/am — ао)/п (XVI, 15)

(если а выражена числом молекул на

страница 165
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
носки forward в новосибирске
новогодние подарки дешево распродажа
бокалы для крепких напитков
Бритвенный набор 4

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)