Пористость. Классификация пор. (это для пункта под названием особенности пдсорбциолнных процессов в нанодисперсных системах)

Пористость. Классификация пор.(это для пункта под названием Особенности пдсорбциолнных процессов в нанодисперсных системах)

Существует много типов пористых систем. И в различных образцах, и в одном и том же образце отдельные поры могут значительно различаться как по форме, так и по размеру.

Удобную классификацию пор по размерам предложил М. М. Дубинин.

В настоящее время эта классификация официально принята Международным союзом по теоретической и прикладной химии (IUРАС). В соответствии с этой классификацией поры делятся на виды по размерам:

микропоры (<2 нм); мезопоры (2-50 нм); макропоры (>50 нм). Эта классификация основана на следующем принципе:

• каждый интервал размеров пор соответствует характерным адсорбционным свойствам, находящим свое выражение в изотермах адсорбции.

• В микропорах благодаря близости стенок пор потенциал взаимодействия с адсорбированными молекулами значительно больше, чем в более широких порах, и величина адсорбции при заданном относительном давлении соответственно также больше.

В мезопорах происходит капиллярная конденсация - на изотермах наблюдается характерная петля гистерезиса.

Макропоры настолько широки, что для них невозможно детально изучить изотерму адсорбции.

Поэтому такие пористые тела изучают методом ртутной порометрии - определяют то давление, которое необходимо для заполнения этих пор ртутью.

Объемы ртути, вдавленные при определенных давлениях, дают возможность построить зависимость объема пор от их радиуса при использовании для этой цели уравнения Лапласа:

• r = P/2σ cosθ

Граница между различными классами пор не является жестко определенной, поскольку она зависит и от формы пор и от природы (особенно поляризуемости) молекул адсорбтива. Так наибольший размер пор для различных адсорбтивов может быть различным. Часто характерное для микропор возрастание потенциала взаимодействия и, как следствие, возрастание адсорбции прекращаются при таком относительном давлении (и соответствующем размере пор), которое еще не достигает значения Р/Рsначала петли гистерезиса.

Поэтому в последние годы микропоры принято подразде-лять на очень узкие - так называемые ультрамикропоры, для которых характерен эффект возрастания адсорбции, и супермикропоры, размеры которых находятся между ультрамикропорами и мезопорами.

Любая система стремится к снижению поверхностной энергии, и это стремление приводит к перераспределению концентраций между объемом и поверхностью с тем, чтобы поверхностное натяжение быдло минимальным.

В общем случае, при контакте двух любых фаз можно утверждать, что концентрация вещества, приводящая к снижению поверхностного натяжения, будет самопроизвольно увеличиваться около поверхности раздела фаз.

Это явление - изменение концентрации вещества у поверхностей раздела фаз по сравнению с объемной фазой – называется адсорбцией.

Адсорбция — процесс самопроизвольного перераспределения вещества между поверхностным слоем и объемом фазы.

Основные закономерности адсорбции

Правило выравнивания полярностей (П. А. Ребиндер):

Вещество может адсорбироваться на поверхности раздела фаз, если его присутствие в межфазном слое уравнивает разность полярностей этих фаз в зоне их контакта.

∆Н – теплота адсорбции (мера интенсивности взаимодействия адсорбата с поверхностью адсорбента).

При адсорбции происходит самопроизвольное снижение удельной свободной поверхностной энергии (поверхностного натяжения).

Изотерма адсорбции Ленгмюра

Анализ уравнения Лэнгмюра.

 

Уравнение Фрейндлиха.

 

К, 1/n – эмпирические постоянные,т.е. на основе экспериментальных данных;
С – равновесная концентрация вещества, моль/дм³;

Характеристика уравнения Фрейндлиха:

• Уравнение получено эмпирически (экспериментально);

• Применимо только для твердых поверхностей;

• Справедливо только для средних концентраций.

Пористость. Классификация пор.(это для пункта под названием Особенности пдсорбциолнных процессов в нанодисперсных системах)

Существует много типов пористых систем. И в различных образцах, и в одном и том же образце отдельные поры могут значительно различаться как по форме, так и по размеру.

Удобную классификацию пор по размерам предложил М. М. Дубинин.

В настоящее время эта классификация официально принята Международным союзом по теоретической и прикладной химии (IUРАС). В соответствии с этой классификацией поры делятся на виды по размерам:

микропоры (<2 нм); мезопоры (2-50 нм); макропоры (>50 нм). Эта классификация основана на следующем принципе:

• каждый интервал размеров пор соответствует характерным адсорбционным свойствам, находящим свое выражение в изотермах адсорбции.

• В микропорах благодаря близости стенок пор потенциал взаимодействия с адсорбированными молекулами значительно больше, чем в более широких порах, и величина адсорбции при заданном относительном давлении соответственно также больше.

В мезопорах происходит капиллярная конденсация - на изотермах наблюдается характерная петля гистерезиса.

Макропоры настолько широки, что для них невозможно детально изучить изотерму адсорбции.

Поэтому такие пористые тела изучают методом ртутной порометрии - определяют то давление, которое необходимо для заполнения этих пор ртутью.

Объемы ртути, вдавленные при определенных давлениях, дают возможность построить зависимость объема пор от их радиуса при использовании для этой цели уравнения Лапласа:

• r = P/2σ cosθ

Граница между различными классами пор не является жестко определенной, поскольку она зависит и от формы пор и от природы (особенно поляризуемости) молекул адсорбтива. Так наибольший размер пор для различных адсорбтивов может быть различным. Часто характерное для микропор возрастание потенциала взаимодействия и, как следствие, возрастание адсорбции прекращаются при таком относительном давлении (и соответствующем размере пор), которое еще не достигает значения Р/Рsначала петли гистерезиса.

Поэтому в последние годы микропоры принято подразде-лять на очень узкие - так называемые ультрамикропоры, для которых характерен эффект возрастания адсорбции, и супермикропоры, размеры которых находятся между ультрамикропорами и мезопорами.

Любая система стремится к снижению поверхностной энергии, и это стремление приводит к перераспределению концентраций между объемом и поверхностью с тем, чтобы поверхностное натяжение быдло минимальным.

В общем случае, при контакте двух любых фаз можно утверждать, что концентрация вещества, приводящая к снижению поверхностного натяжения, будет самопроизвольно увеличиваться около поверхности раздела фаз.

Это явление - изменение концентрации вещества у поверхностей раздела фаз по сравнению с объемной фазой – называется адсорбцией.

Адсорбция — процесс самопроизвольного перераспределения вещества между поверхностным слоем и объемом фазы.