Адсорбция на границе раздела твердое тело-раствор

Адсорбция растворенных вещ-в твердыми адсорбентами осложнена рядом факторов:

 Присутствие третьего компонента – растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбата за места на молекуле адсорбента

 Взаимодействие между молекулами адсорбента и растворителя

 Электростатическое взаимодействие между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если он является электролитом

Неэлектролиты и слабые электролиты на поверхности адсорбента адсорбируются из растворов в виде молекул. Такой процесс наз-ся молекулярной адсорбцией.

Адсорбция зависит от природы и концентации адсорбента, температуры, природы адсорбента и растворителя, удельной поверхности адсорбента.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИОНИТОВ

Иониты — твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора. Иониты разделяются на катиониты, поглощающие катионы, и аниониты, поглощающие анионы.

По степени ионизации ионогенных групп иониты делят на сильно- и слабокислотные иониты и слабо- и сильноосновные аниониты. Сильнокислотные катиониты в качестве ионогенных групп содержат остатки серной, фосфорной и др. кислот. Слабокислотные – карбоксильные, сульфгидрильные и др. группы. Ионогенные группы сильнокислотных анионитов представляют собой обычно группы аммониевых. Или сульфониевых оснований, а слабоосновные – аминогруппы различной степени замещения, пиридиновые основания.

Зерно катионита можно рассматривать как гигантский поливалентный анион, отделенные физической поверхностью раздела от окр. среды. Внутренняя часть такого поливалентного аниона пропитана раствором, содержащим большое кол-во водорода (или др. катионов), способных обмениваться на катионы, находящиеся в жидкости, окружающих зерно катиона. Зерно анионита можно рассматривать как гигантский поливалентный катион, противоионами которого являются гидроксильные ионы (или др. анионы), способные обмениваться на анионы

Амфотерные иониты, называемые также полиамфолитами, занимают промежуточное положение между катионитами и анионитами. В состав полимеров этой группы входят одновременно кислотные и основные ионогенные группы. В зависимости от условий они могут проявлять себя как катиониты или аниониты

РАЗЛИЧИЯ СОСТОЯНИЯ МОЛЕКУЛ ВЕЩЕСТВА В ОБЪЕМЕ ФАЗЫ

Если система гетерогенна, т.е. состоит по меньшей мере из двух фаз, то между фазами обязательно существует граница раздела. С течением времени после соприкосновения фаз будет происходить диффузия молекул каждой из фаз в другую, в результате чего постепенно будет достигнуто равновесное распределение компонентов в объемах контактирующих фаз и на межфазной границе. Однако, состояние вещества на межфазной границе отличается от его состояния в объеме фазы. Можно выделить следующие типы межфазной границы: жидкость-газ (ж/г), жидкость-жидкость (ж/ж), твердое тело-твердое тело (т/т), твердое тело-газ (т/г) и твердое тело-жидкость (т/ж). Чаще всего термин «поверхность» используется в случаях, когда одна из фаз газ или пар. Свойства пограничного слоя, естественно, зависят от свойств соприкасающихся фаз и в первую очередь от сил межмолекулярного притяжения.

20.ЧТО ТАКОЕ ВНУТРЕННЕЕ ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ? КАК ЗАВИСИТ ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЯ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА?

Внутри газа или Ж. притягательные силы действуют во всех направлениях одинаково и взаимно уничтожаются. Частицы движутся внутри, как свободные; но на поверхности притягательные силы действуют в одну сторону по направлению внутрь и вызывают нормальное к поверхности внутреннее давление P. Удары частиц на поверхности уравновешиваются не только давлением оболочки, но и этим внутренним давлением P. Величина его зависит как от природы тела, так и от степени сближенности частиц, т. е. от объема, в коем они движутся. Эта зависимость, по Ван-дер-Ваальсу: P = a / v 2 (см. Ваальса формула), где v — объем, занимаемый единицей веса тела, и a — постоянная величина, зависящая от природы тела и выражающая величину внутреннего давления на единицу поверхности, когда единица тела занимает единицу объема. Внутреннее давление уменьшает величину внешнего давления, которое необходимо, чтобы воспрепятствовать расширению газа, ибо удары частиц уравновешиваются суммой давления внутреннего и внешнего, p + P.

21. ПАВ. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ), вещества, адсорбция которых из жидкости на поверхности раздела с другой фазой (жидкой, твердой или газообразной) приводит к значит. понижению поверхностного натяжения. В наиболее общем и важном с практической точки зрения случае адсорбирующиеся молекулы (ионы) ПАВ имеют дифильное строение, т. е. состоят из полярной группы и неполярного углеводородного радикала (дифильные молекулы). Поверхностной активностью в отношении неполярной фазы (газ, углеводородная жидкость, неполярная поверхность твердого тела) обладает углеводородный радикал, который выталкивается из полярной среды. В водном растворе ПАВ на границе с воздухом образуется адсорбционный мономолекулярный слой с углеводородными радикалами, ориентированными в сторону воздуха. По мере его насыщения молекулы (ионы) ПАВ, уплотняясь в поверхностном слое, располагаются перпендикулярно поверхности (нормальная ориентация).. Задача ПАВ состоит в том, чтобы прикрепить молекулы жира к молекулам воды. Молекула ПАВ представляет собой сферу, один полюс которой - липофильный (соединяется с жирами), а другой - гидрофильный (вступает в связь с молекулами воды). То есть одним концом частица ПАВ прикрепляется к частице жира, а другим концом - к частицам воды.

ПИВ.МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Поверхностно-инактивные вещества стремятся уйти с поверхности жидкости в объем, в результате чего происходит отрицательная адсорбция. Поверхностно-инактивные вещества обладают поверхностным натяжением, большим поверхностного натяжения растворителя (иначе они самопроизвольно накапливались бы в поверхностном слое), и обычно высокой растворимостью, что способствует их стремлению уйти с поверхности в объем. Другими словами, взаимодействие между молекулами поверхностно-инактивных веществ и растворителя всегда больше, чем взаимодействие между самими молекулами растворителя, поэтому поверхностно-инактивные вещества стремятся перейти в объем раствора. Поверхностно-инактивными веществами в отношении воды являются все неорганические электролиты — кислоты, щелочи, соли. Молекулы этих веществ не имеют гидрофобной части и распадаются в воде на хорошо гидратирующиеся ионы. Одновалентные ионы вызывают сравнительно небольшое повышение поверхностного натяжения.

Двухвалентные ионы эффективнее одновалентных в эквимоляр-ных растворах.

Из органических веществ поверхностно-инактивными относительно воды являются лишь ионизирующиеся вещества, у которых неполярная часть молекулы отсутствует или очень мала. К таким веществам относятся, например, муравьиная и аминоуксусная кислоты.

КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

По кинетическим свойствам дисперсной фазы дисперсные системы можно разделить на два класса:

 Свободнодисперсные системы, у которых дисперсная фаза подвижна;

 Связнодисперсные системы, дисперсионная среда которых твердая, а частицы их дисперсной фазы связаны между собой и не могут свободно перемещаться.

В свою очередь эти системы классифицируются по степени дисперсности.

Системы с одинаковыми по размерам частицами дисперсной фазы называются монодисперсными, а с неодинаковыми по размеру частицами — полидисперсными. Как правило, окружающие нас реальные системы полидисперсны.