химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

адсорбции, и для достаточно разбавленных растворов в этом случае адсорбция хорошо описывается эмпирическим уравнением Фрейндлиха (IV, 2) или уравнением Ленгмюра l(IV, 10), Конечно, для описания адсорбции из раствора на твердом

теле применимо и уравнение Гиббса, но, к сожалению, сложность определения поверхностного натяжения на границе твердое тело — раствор не позволяет непосредственно использовать его в этом случае.

(VI.2)

Тем не менее величину гиббсовской адсорбции легко определить экспериментально, измеряя изменение мольной концентрации адсорбтива в растворе в результате адсорбции. Если общее число молей вещества в растворе равно п, а мольная доля адсорбтива до адсорбции составляла в растворе NQ и при равновесии с адсорбентом Nt то

_ n(N0~N)

т-зуд

где т — масса адсорбента; 5УД — удельная поверхность адсорбента.

Влияние природы среды. Поскольку, как уже было указано, при адсорбции из раствора молекулы адсорбтива и среды являются конкурентами, очевидно, чем хуже адсорбируется среда на адсорбенте, тем лучше будет происходить адсорбция растворенного вещества. Исходя из того, что поверхностно-активные вещества обладают малым поверхностным натяжением, можно считать, что чем больше поверхностное натяжение самой среды, тем меньше ее молекулы способны к адсорбции на твердом теле и тем лучше на нем адсорбируется растворенное вещество. Именно поэтому адсорбция на твердом теле обычно хорошо идет из водных растворов и гораздо хуже из растворов в углеводородах, спиртах и других органических жидкостях со сравнительно малым поверхностным натяжением.

Другим критерием пригодности растворителя в качестве среды для адсорбции является теплота смачивания этим растворителем адсорбента. При введении адсорбента в жидкость выделяется теплота смачивания Q, равная разности полных поверхностных энергий адсорбента *:

где 5уД—удельная поверхность адсорбента; ЕА и Ег—полная поверхностная энергия на границе адсорбент — воздух и адсорбент — жидкость соответственно.

Разность полярностей поверхностей на второй границе раздела всегда меньше, чем на первой, а поэтому Е\> Ег и Q > 0. Теплота смачивания обычно колеблется в пределах 1—20 кал wa 1 г адсорбента и, понятно, зависит как от значений Ei и Ег, так и от пористости или дисперсности адсорбента.

* Полная энергия единицы поверхности Е является суммой свободной энергии поверхности а и связанной энергии Qs;

Е = о + Qs

Величина Qa представляет собой теплоту, необходимую для поддержания постоянной температуры при изотермическом растяжении поверхности на единицу площади Более подробно см. Н. К Адам. Физика и химия поверхности, М., ОГИЗ, 1947, с. 25.

Чем больше тепла выделяется при смачивании, тем интенсивнее энергетическое взаимодействие растворителя с адсорбентом и тем, следовательно, худшей средой для адсорбции является данная жидкость. В табл IV, 1 приведены

Диэлектрическая проницаемость до некоторой степени является мерой полярности вещества; следовательно, существует известная связь, с одной стороны, между диэлектрической проницаемостью жидкостей и с другой — адсорбционной способностью в этих жидкостях различных адсорбтивов.

В первом приближении можно также принять, что чем лучше среда растворяет адсорбтив, тем хуже идет в этой среде адсорбция. Это положение является одной из причин обращения правила Дюкло — Траубе. Так, когда адсорбция жирной кислоты происходит на гидрофильном адсорбенте (например, силикагеле) из углеводородной среды (например, из бензола), адсорбция с увеличением молекулярного веса кислоты не возрастает, как это следовало бы из правила Дюкло — Траубе, а уменьшается, так как высшие жирные кислоты лучше растворимы в неполярной среде.

Влияние свойств адсорбента и адсорбтива. На адсорбцию из растворов сильно влияют полярность и пористость адсорбента. Неполярные адсорбенты, как правило, лучше адсорбируют неполярные адсорбтивы, а цодярцые-адсорбенты — полярные адсорбтивы.

Вдияние пористости адсорбента зависит от соотношения размеров пор адсорбента и молекул адсорбтива. При увеличении пористости адсорбента адсорбция малых молекул адсорбтива из растворов обычно возрастает, так как мелкопористые адсорбенты, как правило, обладают большим избирательным действием и влияние химической природы поверхности у них повышено. Однако эта зависимость соблюдается лишь в том случае, когда молекулы адсорбтива достаточно малы и могут легко проникать в поры. Крупные молекулы адсорбтива не могут попасть в узкие поры адсорбента, и адсорбция уменьшается или, во всяком случае, чрезвычайно сильно замедляется. Результатом этого может явиться также обращение правила Дюкло—Траубе, т.е. с увеличением размера молекул адсорбтива адсорбция на адсорбентах с узкими порами не возрастает, а падает. В табл. VI, 2 приведены данные, характеризующие это положение, причем за характеристику адсорбционной способности взят коэффициент р* из уравнения Фрейндлиха.

Таблица VI, 2. Адсорбция жирных кислот из водных растворов иа адсорбенте с узкими порами

Кислота Число атомов С а цепи Коэффициент

Муравьивая 0 0,346

Уксусная \ 0,238

Прошюновая 2 0,111

Масляная 3 0,056

Валериановая 4 0,032

Капроновая 5 0,020

Понятно, что на непористых, с гладкими поверхностями адсорбентах такого обращения правила Дюкло — Тра>бе наблюдаться

не может. --^ "

Рассматривая (влияние химической природы; адсорбтива на его способность адсорбироваться на твердом теле, трудно сделать какие-нибудь обобщения, так как адсорбируемость одного и того же адсорбтива сильно зависит от полярности адсорбента и среды. Все же, определяя влияние на адсорбцию свойств самого адсорбтива, можно исходить из правила уравнивания полярности, сформулированного П. А. (Ребиндером. Согласно этому правилу вещество С может адсорбироваться- на: поверхности раздела фаз А и В в том случае, если наличие вещества С в поверхностном слое приводит к уравниванию разности полярностей этих фаз. Иначе говоря, адсорбция будет идти, если значение полярности вещества С, характеризуемой, например диэлектрической проницаемостью е, лежит между значениями полярностей веществ А и В, т. е. если будет соблюдаться условие:

ъА>Ес>ев илн гА<ЕС<ЪВ

Из правила уравнивания полярностей также вытекает, что больше разность полярностей между растворимым веществом и раствором, тл^„чем меньше растворимость вещества, тем лучше оно будет адсорбироваться.

Из правила П. А. Ребиндера также следует, что дифильные молекулы поверхностно-активного вещества должны ориентироваться на границе раздела адсорбент — среда таким образом, чтобы полярная часть молекулы была обращена к полярной фазе, а неполярная часть — к неполярной. Воздух, если он является одной из фаз, можно считать неполярной фазой. Ориентацию молекул ди-фильных веществ, например, молекул жирной кислоты, на границе раздела между различными фазами поясняет схема, представлен* кая на рис. VI, 1.

Исходя из сказанного, можно сделать заключение, что все полярные гидрофильные поверхности должны хорошо адсорбировать поверхностно-активные вещества из неполярных или

страница 46
< 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
купить цветочные арки
авизор таблетки на сколько замачивать
Schott Zwiesel Pure интернет магазин
на сколько хватает зарядки гироскутера

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
(03.12.2016)