Адсорбція

зв'язок молекули з поверхнею буде розірваний і молекула десорбується. Завдяки цьому із зростанням температури зменшується час А. і рівноважна кількість адсорбованих молекул.

Із зростанням концентрації або тиску адсорбата в об'ємі збільшується частота попадань молекул адсорбата на поверхню адсорбенту; пропорційно їй зростає швидкість А. і збільшується рівноважна кількість адсорбованих молекул. Криві залежності рівноважної А. від концентрації або тиску адсорбата при постійній температурі називаються ізотермами А.

Якщо адсорбат покриває поверхня шаром завтовшки в одну молекулу, А. називається мономолекулярною. Проста ізотерма мономолекулярної А. є прямою лінією, що виходить з початку координат, де на осі абсцис відкладений тиск адсорбата Р, а на осі ординат ступінь заповнення поверхні Q, тобто частка поверхні, покрита адсорбованими молекулами. Це - т. з. ізотерма Генрі:

Q = kP.

Коефіцієнт пропорційності до залежить головним чином від температури і характеру взаємодії адсорбент - адсорбат.

Рівняння Генрі справедливе при дуже низьких ступенях заповнення для однорідної поверхні. У міру збільшення ступеня заповнення все велику роль починає грати взаємодія між адсорбованими молекулами і інтенсивність їх поверхневої рухливості. Якщо молекули адсорбата притягуються один до одного, то кожна молекула, що знов адсорбується, випробовуватиме тяжіння і адсорбата і молекул, адсорбованих раніше. Тому, у міру заповнення поверхні, сили, що утримують адсорбовану молекулу, збільшуватимуться і умови для А. будуть все більш і більш сприятливими. В цьому випадку із зростанням тиску ізотерма все крутіше і крутіше йде вгору (див. криву 1). Проте у міру заповнення поверхні молекулами, що знов адсорбуються, стає все важчим знайти вільне (не зайняте ін. молекулами адсорбата) місце на поверхні. Тому із збільшенням тиску зростання А. сповільнюється і ступінь покриття прагне до постійного значення, рівного одиниці (див

криву 2, яка характерна за відсутності взаємного тяжіння молекул адсорбата). Якщо діють обидва ці чинника, то виходять угнутоопуклі ізотерми (див. криву 3).

Опуклі ізотерми (див. криву 2) часто описують рівнянням Ленгмюра

Тут а - адсорбційний коефіцієнт, аналогічний по фізичному сенсу константі Генрі до. Рівняння Ленгмюра справедливо для мономолекулярної А. на однорідній поверхні, якщо можна нехтувати тяжінням молекул адсорбата між собою і їх рухливістю уздовж поверхні.

При подальшому збільшенні тиску відбувається заповнення другого, третього і т. д. шарів, тобто має місце полимолекулярная А. Если адсорбент має вузькі пори і змочується адсорбатом (див. Змочування), то в порах може відбутися конденсація при тиску нижчих, ніж тиск насиченої пари адсорбата. Це явище називається капілярною конденсацією. Поверхня твердих адсорбентів найчастіше неоднорідна по адсорбційних властивостях: одні ділянки поверхні адсорбують краще, інші - гірше. При малому тиску переважає А. на найбільш активних ділянках поверхні, із збільшенням тиску заповнюються менш активні ділянки. Проте, строго кажучи, А. відбувається одночасно на всій поверхні, і отримувана на досвіді ізотерма є сумою ізотерм, кожна з яких відповідає певному типу поверхні. Завдяки цьому експериментальні ізотерми мономолекулярної А. можуть істотно відрізнятися від кривих, приведених на мал.

Майже завжди процес А. супроводжується виділенням тепла, званою теплотою А. Хотя теплота А. не є єдиним чинником, що характеризує міцність А. , проте найчастіше чим міцніше А. , тим більше її теплота. Теплота хемосорбції зазвичай

1 2 3

Схожі роботи