химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

го слоя к объемной жидкой фазе совершается скачкообразно. Этот основной вывод подтверждает одновременное существование линзообразных зародышей — островков новой жидкой фазы и полимолекуляриых адсорбционных слоев равномерной толщины Объемная жидкая фаза образуется путем роста этих островков, причем при этом процессе окружающий их адсорбционный слой заметно не изменяется В противоположность этому объемная фаза при поверхностной конденсации неполярных реществ, по-вндимому, появляется в результате непрерывного утолщения адсорбционного слоя, причем эта конденсация протекает вполне обратимо

Приведенные данные позволяют считать, что для полярных веществ различие между адсорбционным полимолекулярным слоем и объемом жидкости носит характер фазовых различий Это дает право считать полимолекулярные адсорбционные слои как особые граничные фазы Наоборот, адсорбционный слой паров неполярных веществ нельзя рассматривать как особую фазу, отличную от объемной, поскольку между ними возможен непрерывный переход и невозможно их сосуществование.

* Радиус капилляра R, как это следует из молекулярной физики, связан с радиусом кривизны шаровидного мениска г смачивающей стенки капилляра жядкости простым уравнением R = г соз в, где 9 — краевой угол

При адсорбции, сопровождающейся капиллярной конденсацией, часто наблюдается явление гистерезиса, когда изотермы адсорбции и десорбции не совпадают Это явление подробно изучали Ван-Беммелен и Зигмонди на примере адсорбции воды силикаге-лем. Результаты их опытов представлены схематически в виде диаграммы на рис. IV, 9. На диаграмме по оси ординат нанесены масса поглощенной силикагелем воды т, а на оси абсцисс — равновесные значения давления пара р.

t m> V—

При р — 0 силикагель еще содержит немного воды, что характеризуется отрезком OA. Это кристаллизационная вода, которая может быть удалена только прокаливанием. Изотерма адсорбции обратима лишь на участке АВ. От точки В изотерма становится необратимой — одной и той же массе влаги т\ при поглощении отвечает давление пара р\, а при обезвоживании — р2, причем р\ > р2- Это становится ясным, если провести параллельную абсциссе линию, пересекающую гистерезисную петлю, и из точек пересечения опустить перпендикуляры на ось давлений. Зигмонди объяснил подобное явление тем, что на участке BED происходит капиллярная конденсация, а на участке BCD — испарение воды из капилляров. Воздух, адсорбированный сухими стенками капилляров, препятствует их смачиванию при оводнении силикагеля. Очевидно, вследствие этого краевые углы, образуемые жидкостью со стенками капилляров при оводнении силикагеля, будут всегда больше соответствующих углов при испарении, когда стенки полностью смочены водой. В результате мениски жидкости, заполняющей капилляры, в первом случае также всегда будут менее вогнуты, чем во втором, и давление пара, отвечающее одному и тому же количесту поглощенной силикагелем жидкости, при оводнении будет больше, чем при обезвоживании

Кривые BCD и BED имеют определенный наклон к оси давлений. Это объясняется тем, что капилляры силикагеля, имеющие разные радиусы, заполняются или опустошаются последовательно. Заполнение конденсатом узких капилляров происходит уже при малых давлениях, в то время как заполнение широких капилляров требует значительно более высоких давлений. При испарении воды из капилляров, понятно, наблюдается обратная зависимость.

Предварительное тщательное удаление воздуха из пористого адсорбента обычно очень сильно уменьшает гистерезис Это как будто подтверждает правильность объяснения гистерезиса адсорбцией воздуха на стенках капилляров Есть, однако, и другие объяснения этого сложного явления. В частности, гистерезис при капиллярной конденсации может быть объяснен, исходя из формы пор адсорбента Представим, что адсорбент содержит поры, изображенные на рис. IV, 10

При конусообразной форме в порах (см рис, IV, 10а) образуется адсорбционная пленка с вогнутой поверхностью, причем шаровидная поверхность с максимальной кривизной наблюдается в наиболее узкой части поры При Р —Р.ехр[—2aVMOa/(rRT)] пар будет насыщенным по отношению этой поверхности и начнет конденсироваться. Это приведет к продвижению жидкости и в более широкую часть поры, что, конечно, вызовет увеличение г. Для того чтобы пар продолжал конденсироваться, давление р должно возрастать (см. изотерму на рис. IV, 10а). При уменьшении р жидкость со стен капилляра десорбируется и изотерма пойдет в обратном направлении таким же путем, т. е. капиллярная конденсация в конусообразных порах полностью обратима.

В порах цилиндрической формы, закрытых с одного конца, т. е. имеющих форму пробирки (см. рис. IV, 106"), у закрытого конца при адсорбции образуется шаровидный мениск. При р = ря ехр [—2aVMOa/(г RT)] происходит капиллярная конденсация, и в результате этого поры заполняются жидкостью. Однако в отличие от предыдущего случая радиус мениска при этом будет постоянным, и поэтому заполнение пор происходит при постоянном значении р,

чему соответствует вертикальная часть изотермы капиллярной конденсации (см. изотерму на рис. IV, 106). Процесс десорбции пойдет в обратном направлении таким же путем, т. е. капиллярная конденсация в цилиндрических капиллярах с одним закрытым концом также вполне обратима.

Рис. IV, 10. Схема капиллярной конденсации в порах различной формы:

а—конусообразной; б — цилиндрической, закрытой у одного конца; в —цилиндрической, открытой с обоих концов.

Наконец, в цилиндрических порах, открытых с обоих концов (см. рис. IV, 10е), шаровидный мениск при адсорбции не может образоваться, и конденсация начнется на внутреннем цилиндрическом мениске пленки, покрывающей стенки капилляра, при давлении рц = psexp[—aV^onf(r RT)]. В результате конденсации толщина пленки жидкости увеличивается, а радиус поры уменьшается, и поэтому она заполняется жидкостью при давлении р. Изотерма капиллярной конденсации, как и в предыдущем случае, имеет вертикальный участок {см. изотерму на рис. IV, 10в). Однако вследствие меньшей кривизны цилиндрической поверхности мениска по сравнению с кривизной шаровой поверхности (при одном и том же радиусе капилляра) вертикальный участок на изотерме соответствует большим значениям давления пара. После заполнения поры на обоих ее концах возникнут шаровидные мениски, кривизна которых с повышением давления пара уменьшается. При десорбции процесс вначале пойдет обратимо — при испарении небольших количеств жидкости в устья капилляров будут вдавливаться шаровидные мениски со все возрастающей кривизной. Однако при р = = р*ехр[—сг^мол/^ RT)] эти шаровидные мениски прорваться еще не могут и капилляр при этом давлении останется еще заполненным. Только при снижении давления пара до р = р8 ехр [—2oVM0 л/(л RT)] радиус шаровидного мениска станет равным радиусу адсорбционной пленки в цилиндрическом капилляре и вся жидкость, заполнявшая капилляр, испарится. Все это обусловит то, что десорбционная ветвь разойдется с адсорбционной, т. е. получится характерная петля капиллярно-конденсационного гистерезиса.

Реал

страница 34
< 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
экран проекционный 12 метров аренда
Компания Ренессанс: сколько стоит лестница на второй этаж цена - качественно, оперативно, надежно!
скоба к изо
хранение вещей на складе север

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
(11.12.2016)