химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

ого, что поверхностные силы обусловливают диссоциацию молекул адсорбтива на более реакционноспособные атомы или, по крайней мере, вызывают ослабление связи между атомами молекулы. Роль адсорбции в гетерогенном катализе подробно рассматривается в специальных курсах физической химии газовых реакций и катализа.

7. ТЕПЛОТА АДСОРБЦИИ

Как уже было указано, физическая адсорбция является экзотермическим процессом. Количество тепла, выделяющегося при адсорбции, можно измерить с помощью либо изотермического, либо адиабатического калориметра. При использовании изотермического калориметра выделившаяся теплота адсорбции определяется, -например, по количеству льда, превратившегося в воду. Температура системы при этом остается постоянной, и теплота расходуется исключительно на фазовое превращение. При использовании адиабатического калориметра количество выделившегося тепла определяется по повышению температуры в калориметре. Следует заметить, что экспериментально определенные с помощью калориметра значения теплоты адсорбции часто недостаточно точны. Причина этого заключается в том, что адсорбция, а следовательно, и выделение тепла растягиваются на очень длительный промежуток времени. Последнее неизбежно приводит к потерям тепла.

Различают два способа выражения теплоты адсорбции — интегральную и дифференциальную. Рассмотрим эти два понятия несколько подробнее.

Интегральная теплота адсорбции qimT представляет собой общее количество выделившегося при адсорбции тепла, отнесенное к 1 г адсорбента. Очевидно<7инт=<Э/т (IV, 26)

где Q — общее количество выделившегося тепла, кал; т — масса адсорбента, г.

Рис. IV, 13. Зависимость дифференциальной теплоты адсорбции 4диф от количества адсорбированного вещества а.

Единицами измерения интегральной теплоты адсорбции в соответствии с уравнением (IV, 26) являются кал/г (адсорбента)<

Рис. IV, 12. Зависимость интегральной теплоты адсорбции qmT от количества адсорбированного вещества а: 1 — при -условии пропорциональности 9ИНТ

величине а- 2 — экспериментально полученная зависимость.

На первый взгляд может показаться, что теплота ^инх должна быть прямо пропорциональна количеству адсорбированного вещества а. Однако на самом деле этого нет (рис. IV, 12).. Это объясняется тем, что в начале процесса газ адсорбируется на наиболее активных центрах с максимальным тепловым эффектом, а в конце процесса вступают в действие менее активные центры, при адсорбции на которых выделяется сравнительно мало тепла.

Дифференциальная теплота адсорбции Допустим, что к данному моменту адсорбировалось на поверхности адсорбента п молей адсорбтива и при этом выделилось Q калорий тепла. Допустим далее, что после этого адсорбировалось при той же температуре еще дополнительно dn молей адсорбтива и выделилось dQ калорий тепла. Дифференциальная теплота адсорбции <7диф представляет собой отношение этого дополнительно выделившегося тепла к дополнительно адсорбированному количеству адсорбтива, т е.

qKa^ = dQldn (IV, 27)

Иными словами, дифференциальной теплотой адсорбции называется тепло, выделившееся при дополнительной адсорбции малого количества адсорбтива и пересчитанное на 1 его моль. Единицами измерения дифференциальной теплоты адсорбции в соответствии с уравнением (IV, 27) являются кал/моль (адсорбтива).

Зависимость дифференциальной теплоты адсорбции от количества адсорбированного вещества можно схематически выразить графиком, изображенным на рис. IV, 13. Дифференциальная теплота адсорбции уменьшается в ходе процесса вследствие того, что молекулы адоорбтива, по мере насыщения наиболее активных центров, адсорбируются все менее и менее активными участками поверхности.

Исследование теплот адсорбции различных газов разными поверхностями внесло большой вклад как в понимание природы адсорбционных процессов и явлений гетерогенного катализа, так и в решение ряда практических задач, например при подборе катализаторов.

8. СКОРОСТЬ АДСОРБЦИИ

Скорость физической адсорбции на непористых адсорбентах обычно весьма велика, и поэтому часто ее измерить очень сложно. Во многих случаях адсорбционное равновесие достигается за 10— 20 с, причем 90—95% адсорбтива связываются адсорбентом уже за 1—2 с. Практически принимают, что скорость адсорбции определяется скоростью, с которой адсорбтив достигает поверхности адсорбента, т. е. скоростью диффузии.

Причину наблюдающейся иногда замедленной физической адсорбции следует искать в строении адсорбента. Адсорбенты часто являются пористыми, и проникновение молекул адсорбтива в поры требует иногда длительного времени. Иногда причина замедленной адсорбции заключается в том, что физическая адсорбция сопровождается хемосорбцией, требующей более длительного времени. Наконец, причиной замедленной адсорбции может быть присутствие на поверхности адсорбента адсорбированного воздуха или паров воды.

Типичные кинетические кривые адсорбции изображены на рис. IV, 14. Форма этих кривых имеет то же объяснение, что и форма изотермы адсорбции. Вначале величина адсорбции практически пропорциональна времени, так как поверхность адсорбента свободна от адсорбтива. После установления равновесия адсорбции последняя перестает зависеть от времени и соответствующие участки кривых идут почти параллельно оси времени.

Уравнение скорости адсорбции обычно имеет вид:

dafdx k (аравН - ах) (I V, 27)

где аравн — количество адсорбврованного вещества, отвечающее адсорбционному равновесию при данных условиях; ах—количество вещества, адсорбированного ко времени т; k — константа уравнения.

Физический смысл этого уравнения вполне понятен: чем ближе система к равновесию или чем больше насыщенность поверхности, характеризуемая множителем (аравн— #т)> тем медленнее идет адсорбция. Константа k зависит от размера адсорбирующей поверхности и от коэффициента диффузии адсорбтива.

Иногда в качестве уравнения скорости адсорбции принимают параболическое уравнение, напоминающее по виду уравнение Фрейндлиха:

a = kxl/n (IV, 28)

Недостатки этого уравнения те же, что и уравнения Фрейндлиха.

Экспериментально скорость адсорбции исследуют либо путем определения в намеченные моменты времени количества газа, оставшегося в системе еще не адсорбированным, либо по привесу

адсорбента. Особенно широкое применение для исследования кинетики адсорбции получили весы Мак| I Бена, представляющие собой мини' атюрную чашечку, подвешенную на

очень чувствительной пружинке. На

чашечку кладут кусочек адсорбента и пружинку вместе с чашечкой

помещают в сосуд с адсорбтивом*

г *~ В результате адсорбции масса этоРис. IV, 14. Зависимость коли- г0 кусочка возрастает, и растяжечества адсорбированного веще- НИе Пружинки соответственно увества от времени адсорбции т при личивается. По растяжению заранее

различных температурах: откалиброванной пружинки во вреilKpSaS; ^Тгййя^ЙЕЗи^ мени можно судить о кинетике адт%фх<т$. сорбции количества адсорбированного вещества.

Интересно влияние температуры на скорость адсорбции. С повышением температуры скорость адсорбц

страница 36
< 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
гибкая черепица кадриль соната коричневый
арт.: 9.1349.0128.25
какая ткань лучше лофти, глазко, скотч, багама
насос циркуляционный grundfos ups 40 120 f

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
(27.07.2017)