Адсорбционные равновесия на неподвижных границах раздела фаз

причиной адсорбции на поверхности твердых тел является: нескомпенсированность силовых полей молекул, находящихся в зонах деформации поверхности- такие зоны называются активные центры
 физическая адсорбция обусловлена межмолекулярным взаимодействием (вандервальсовой силы) и проходит на активных центрах во впадинах микро рельефа
центы химической адсорбции на выступах микро рельефа. при химической адсорбции устойчивы химические связи между атомами адсорбента. Она часто протекает на поверх сорбента.
адсорбция газов на тверд телах зависит от температуры давления природы адсорбата, удельная поверхность природы адсорбента
Адсорбция зависит от природы адсорбента, концентрации адсорбента, удельной поверхности адсорбента, температуры адсорбента.

7.7. Адсорбция из растворов. Уравнение Ленгмюра. Правило выравнивания полярностей. Избирательная адсорбция.

 

Адсорбция из растворов электролитов

 

Адсорбция из водных растворов электролитов происходит, как правило, таким образом, что на твердом адсорбента из раствора адсорбируются преимущественно ионы одного вида. Преимущественная адсорбция из раствора или аниона, или катиона определяется природой адсорбента и ионов. Механизм адсорбции ионов из растворов электролитов может быть различным; выделяют обменную и специфическую адсорбцию ионов.

 

Обменная адсорбция представляет собой процесс обмена ионов между раствором и твердой фазой, при котором твердая фаза поглощает из раствора ионы какого-либо знака (катионы либо анионы) и вместо них выделяет в раствор эквивалентное число других ионов того же знака. Обменная адсорбция всегда специфична, т.е. для данного адсорбента к обмену способны только определенные ионы; обменная адсорбция обычно необратима.

 

При специфической адсорбции адсорбция на поверхности твердой фазы ионов какого-либо вида не сопровождается выделением в раствор эквивалентного числа других ионов того же знака; твердая фаза при этом приобретает электрический заряд. Это приводит к тому, что вблизи поверхности под действием сил электростатического притяжения группируется эквивалентное число ионов с противоположным зарядом, т.е. образуется двойной электрический слой. Взаимодействие концентрирующихся на поверхности зарядов приводит к понижению поверхностной энергии системы. Для случая специфической адсорбции электролита Песковым и Фаянсом было сформулировано следующее эмпирическое правило (правило Пескова – Фаянса):

 

На поверхности кристаллического твердого тела из раствора электролита специфически адсорбируется ион, который способен достраивать его кристаллическую решетку или может образовывать с одним из ионов, входящим в состав кристалла, малорастворимое соединение.

Уравнение Ленгмюра: Г=Г∞

Уравнение Ленгмюра описывает количественно адсорбцию на подвижной и неподвижной ганицах раздела сред. a= amax x c/A+c amax-величина предельной адсорбции(при занятии всех активных центров адсорбента) моль/г

Адсорбированные молекулы не только совершают движение вдоль поверхности

адсорбента, но и колеблются, то приближаясь к поверхности, то удаляясь от неё. Чем выше температура, тем интенсивнее колебательное движение, а стало быть, больше вероятность того, что в процессе таких колебаний связь молекулы с поверхностью будет разорвана и молекула десорбируется. Благодаря этому с ростом температуры уменьшается время А. и равновесное количество адсорбированных молекул.

Избирательная адсорбция (правило Фаянса) на поверхности данного адсорбента преимущественно адсорбируются те ионы, которые могут достраивать кристаллическую решетку этого адсорбента. KI + AgNO3 = AgI(т) + KNO3

Правило выравнивания полярностей (Ребиндер): на полярных адсорбентах лучше адсорбируются полярные адсорбаты из малополярных растворителей; на неполярных адсорбентах – неполярные адсорбаты из полярных растворителей.

Зависимость величины адсорбции от:

1. присутствие третьего компонента- растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбата за места на поверхности адсорбента

2. взаимодействие между молекулами адсорбата и растворителя

3. электростатическое взаимодействие между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если он является электролитом.