химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

начальному почти прямолинейному участку изотермы. При больших значениях р в знаменателе уравнения Ленгмюра можно, наоборот, пренебречь единицей, и тогда уравнение примет вид a ^ Ямакс, т. е. адсорбированное количество вещества перестает зависеть от давления, что отвечает относительно прямолинейному участку изотермы, идущему почти параллельно оси давлений.

Для графического решения ураинение Ленгмюра приводят к виду:

= L__ + __L (IV, 12)

Д Дмакс^ #макс

Подученное уравнение есть уравнение прямой в координатах р/a и р. Наглядно ЭТо видно из рис. IV, 3. Очевидно, аМакс = ctg 8, где в — угол наклона прямой

к абсциссе, а 1/(амакД)—отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат. Зная 1/(амакс&) и амакс, легко вычислить k*

Как известно, константа равновесия k всякой химической реакции связана с теплотой реакции Q уравнением

ge

Q/RT

{IV, 13)

где g — постоянный множитель

Так как при физической адсорбции всегда выделяется тепло, т е Q > 0, то из уравнения (IV, 13) следует, что с ростом температуры константа равновесия должна уменьшаться Это происходит из-за увеличения кинетической энергии молекул и возрастания вследствие этого десорбции Отсюда становится понятным, почему адсорбция газов при высоких температурах и не слишком высоких давлениях незначительна, а предел адсорбции в этих условиях не достигается (см рис IV,])

Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра хорошо приложимо, ?сли адсорбция вызывается силами, близкими по своей природе

ж химическим силам, и если адсорбция не осложняется рядом побочных явлений, например диссоциацией молекул адсорбированного газа на поверхности.

Представления, развитые Ленгмюром, позволяют объяснить так называемую ступенчатую адсорбцию. В этом случае изотерма адсорбции носит своеобразный ступенчатый характер, как показано на рис. IV, 4. Это явление легко объяснить, если допустить, что на поверхности адсорбента существуют группы активных центров, резко отличающиеся по активности. Первая ступень изотермы, очевидно, отвечает заполнению группы наиболее активных центров, происходящему уже при малых давлениях, вторая — заполнению группы активных центров с меньшей активностью, что требует более высоких давлений и т. д.

* Другой способ графического решения уравнения Ленгмюра, пожалуй, несколько менее точный, можно найти в 1-ом издании «Курса коллоидной химии», С С Воюцкого М, «Химия», 1964 См с. 110,

Однако некоторые случаи физической адсорбции не могут быть объяснены положениями теории мономолекулярной адсорбции и требуют принципиально иного подхода с позиций полимолекулярной адсорбции.

4. ТЕОРИЯ ПОЛИМОЛЕКУЛЯРНОЙ АДСОРБЦИИ ПОЛЯНИ

И ТЕОРИЯ БЭТ

Опыт показал, что наряду с изотермами адсорбции, вид которых показан на рис. IV, 1, довольно часто на практике встречаются изотермы, не имеющие второго участка, почти параллельного оси давлений и отвечающего насыщению поверхности адсорбента молекулами адсорбтива. Вид таких изотерм изображен на рис. IV, 5. Как можно видеть, в точке А изотерма Ленгмюра круто поднимается кверху. Очевидно, связывание адсорбтива адсорбентом не прекращается после образования мономолекулярного слоя, а продолжается дальше. Форму подобных изотерм нельзя объяснить

как следствие капиллярной конденсации, так как такая изотерма наблюдается и у непористых адсорбентов, когда капиллярная конденсация невозможна.

Для объяснения этого явления Поляни в 1915 г. предложил теорию полимолекулярной адсорбции, называемую также потенциальной. Рассмотрим кратко исходные положения этой теории, особенно пригодной в случае адсорбции паров на твердом теле.

1. Адсорбция обусловливается чисто физическими силами.

2. На поверхности адсорбента нет активных центров, а адсорбционные силы действуют вблизи от поверхности адсорбента и образуют около этой поверхности со стороны газовой фазы непрерывное силовое поле.

3 Адсорбционные силы действуют на сравнительно большие расстояния, во всяком случае большие, чем размеры отдельных молекул адсорбтива, и поэтому можно говорить о существовании У поверхности адсорбента адсорбционного объема, который заполняется при адсорбции молекулами адсорбтива.

4. Действие адсорбционных сил по мере удаления от поверхности уменьшается и на некотором расстоянии практически становится равным нулю.

5. Притяжение данной молекулы поверхностью адсорбента не зависит от наличия в адсорбционном пространстве других молекул, вследствие чего возможна полимолекулярная адсорбция.

6. Адсорбционные силы не зависят от температуры, и, следовательно, с изменением температуры адсорбционный объем не изменяется Это не противоречит тому, что с повышением температуры адсорбция уменьшается; в этом случае снижение адсорбции обусловливается не уменьшением адсорбционных сил, а увеличением в результате нагревания интенсивности теплового движения адсорбированных молекул, что приводит к увеличению десорбции.

Из рассмотрения положений теории полимолекулярной адсорбции можно видеть, что силовое поле, возникающее у поверхности адсорбента, во многом сходно с гравитационным полем (ненасыщаемость поля молекулами адсорбтива, находящимися непосредственно на поверхности адсорбента; независимость сил, действующих в поле, от температуры).

На рис. IV, 6 схематически показан разрез адсорбционного объема, отвечающий представлению теории полимолекулярной адсорбции. Как и во всяком силовом поле, в адсорбционном поле можно представить себе эквипотенциальные поверхности, т е. поверхности с одним и тем же адсорбционным потенциалом. На рисунке они обозначены пунктирными линиями. Под адсорбционным потенциалом 0 следует понимать работу, совершаемую против адсорбционных сил при перемещении 1 моля адсорбтива (пара) из данный точки поля в газовую фазу. Очевидно, максимальный адсорбционный потенциал должен существовать на границе адсорбент — адсорбционный объем. На границе адсорбционный объем — газовая фаза, т.е. там, где кончается действие адсорбционных сил, потенциал 0 должен быть равным нулю.

Изменение адсорбционного потенциала обычно выражается в теории поли-молекулярной адсорбции не как функция расстояния / от поверхности адсорбента, а как функция адсорбционного объема V. Это обусловлено тем, что функция 6 = /(V) экспериментально сравнительно легко определяется, в то время как нахождение функции 8 = f{l) вызывает подчас иеопреодолимые трудности В самом деле, адсорбционный объем легко иайти, если работа ведется, например, при достаточно низких температурах Тогда адсорбтив находится в адсорбционном пространстве в виде жидкости. В этом случае заполненный жидкостью адсорбционный объем Уж, отвечающий 1 г адсорбента, выражается следующим уравнением

^ж = а^мол (IV, 14)

где а —количество адсорбтива (в молях), адсорбированного 1 г адсорбента* Умол — мольный объем конденсата.

Толщину слоя жидкости в адсорбционном объеме можно было бы иайти по уравнению1ж^Уж/з (IV, 15)

где 5 — поверхность адсорбента

К сожалению, из-за сложности определения истинной поверхности адсорбента эту величину часто очень трудно определить, поэтому Поляни и пред

страница 31
< 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

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


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

 

 

Реклама
плитка ocean
Orient FD0K001W
цена вакуумной рихтовки крыла
как работает гироскутер видео

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
(06.12.2016)