Адсорбция на поверхности раздела твердое вещество-газ. Факторы, определяющие адсорбцию на поверхности твердого тела. Уравнение Ленгмюра. Физическая и химическая адсорбция

Адсорбция протекает не на сей поверхности тела, а на поверхности активного центра, участвуя с некомплексированными межмолекулярными взаимодействиями.

Адсорбция является обратимой.

При адсорбции газов на твердых телах описания взаимодействия молекул адсорбата и адсорбента представляет собой весьма сложную задачу, поскольку характер их взаимодействия, определяющий характер адсорбции, может быть различным. Поэтому обычно задачу упрощают, рассматривая два крайних случая, когда адсорбция вызывается физическими и химическими силами – соответственно физическую и химическую адсорбцию.

Физическая адсорбция (физосорбция)вызывается физическими взаимодействиями. Она обратима, неспецифична. Пример: адсорбция инертных газов на угле.

Химическая адсорбция (хемосорбция)вызвана химическими взаимодействиями. Она необратима, специфична. Является первой стадией гетерогенной реакции. Пример: адсорбция кислорода на вольфраме или серебре на высоких температурах.

Следует подчеркнуть, что явления физической и химической адсорбции четко различаются в очень редких случаях. Обычно осуществляется промежуточные варианты, когда основная масса адсорбированного вещества связывается сравнительно слабо и лишь небольшая часть – прочно. Например, кислород на металлах или водород на никеле при низких температурах адсорбируется по законам физической адсорбции, но при повышении температуры начинает протекать химическая адсорбция. При повышении температуры увеличение химической адсорбции с некоторой температуры начинает перекрывать падение физической адсорбции, поэтому температурная зависимость адсорбции в этом случае имеет четко выраженный минимум.

Теория мономолекулярной адсорбции, которую разработал Ленгмюр, основывается на следующих положениях:

1. Адсорбция является локализованнойи вызывается силами, близкими к химическим.

2. Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а на активных центрах, которыми являются выступы либо впадины на поверхности адсорбента, характеризующиеся наличием свободных валентностей.

3. Каждый активный центр способен взаимодействовать только с одной молекулой адсорбата; в результате на поверхности может образоваться только один слой адсорбированных молекул.

4. Процесс адсорбции является обратимым и равновесным– адсорбированная молекула удерживается активным центром некоторое время, после чего десорбируется; через некоторое время между процессами адсорбции и десорбции устанавливается динамическое равновесие.

Задание 22

Адсорбция на поверхности раздела твердое вещество-жидкость. Молекулярная адсорбция. Ионная адсорбция: селективная и ионообменная. Привали Паниета-Фахиса. Физико-химические основы адсорбционной терапии (ремосорбция, плазмосорбция, интеросорбция, аппликационная терапия). Иммуносорбенты.

Как показали исследования, процесс адсорбции растворенных веществ на твердой поверхности гораздо сложнее процесса адсорбции на поверхности жидкостей. Общая теория адсорбции на твердой поверхности в достаточной мере не разработана. Ее создание осложняется не только особым характером поверхности твердых адсорбентов, растворителя и растворенного вещества.

На границе твердое тело – раствор различают два вида адсорбции – молекулярную (адсорбция неэлектролитов) и ионную.

Молекулярная адсорбция.

Твердое тело адсорбирует молекулы адсорбтива.

При адсорбции из раствора вместе с молекулами растворенного вещества адсорбируются и молекулы растворителя. Количество тех и других молекул, адсорбируемы твердым адсорбентом, зависит от их адсорбционной способности, а также от концентрации растворенного вещества.

Все гидрофильные вещества хорошо адсорбируют поверхностно-активные вещества из неполярных или слабо полярных жидкостей. Все неполярные гидрофобные вещества наоборот, хорошо адсорбируют, поверхностно-активные вещества из полярных жидкостей, например, из водных растворов.

На твердом адсорбенте возможны три случая адсорбции:

1. Положительная, если растворенное вещество адсорбируется на поверхности адсорбента в большем количестве, чем растворитель.

2. Отрицательная, когда в большем количестве адсорбируется растворитель.

3. Отсутствие адсорбции, когда концентрация растворенного вещества остается одинаковой и на поверхности адсорбента и в объеме раствора.

Ионная адсорбция.

Адсорбент избирательно поглощает из раствора один из видов ионов растворенного электролита.

Адсорбция ионов сильных электролитов протекает под воздействием двух родов сил: молекулярно-поверхностных адсорбента и электрических, проявляющихся только при адсорбции ионов.

Обычно различают три основных типа адсорбции электролита:

1. Эквивалентная адсорбция

2. Обменная адсорбция

3. Специфическая (избирательная) адсорбция

Правило Паннет-Фаянса.На поверхности кристаллических соединений будут адсорбироваться ионы, способные достраивать его кристаллическую решетку.