Носять характер ван-дер-ваальсових сил.Виходячи з наведених вище положень, Ленгмюр вивів загальне рівняння ізотерми локалізованої адсорбції, яке можна використовувати для описання не тільки адсорбції газів, але й розчинених речовин на різних межах поділу.
де θ - Частка площі поверхні адсорбенту, зайнята адсорбатом, α - Адсорбційний коефіцієнт Ленгмюра, а P - концентрація адсорбтіва. Оскільки [S - P] = θ і, відповідно, [S *] = 1 - θ, Рівняння адсорбційного рівноваги може бути записано так:
Рівняння Ленгмюра є однією з форм рівняння ізотерми адсорбції. Під рівнянням ізотерми адсорбції (частіше застосовують скорочений термін - ізотерма адсорбції) розуміють залежність рівноважної величини адсорбції від концентрації адсорбтіва a = f (С) при постійній температурі (T = const). Концентрація адсорбтіва для випадку адсорбції з рідини виражається, як правило, в мольних яких масових частках. Часто, особливо у випадку адсорбції з розчинів, користуються відносною величиною: С / С s, де С - концентрація, С s - гранична концентрація (концентрація насичення) адсорбтіва при даній температурі. У разі адсорбції з газової фази концентрація може бути виражена в одиницях абсолютного тиску, або, що особливо типово для адсорбції парів, у відносних одиницях: P / P s,де P - тиск пари, P s - тиск насичених парів цієї речовини. Саму величину адсорбції можна виразити також в одиницях концентрації (відношення числа молекул адсорбату до загальної кількості молекул на межі розділу фаз). Для адсорбції на твердих адсорбентах, особливо при розгляді практичних завдань, використовують відношення маси або кількості поглиненої речовини до маси адсорбенту, наприклад мг / г або ммоль / м. 8. Адсорбцією називається процес самодовільної зміни концентрації компонента у поверхневому шарі, порівняно із об'ємом фази. Зміні концентрації речовини у поверхневому шарі, яка проходить в результаті дії міжмолекулярних сил, буде перешкоджу-вати тепловий рух молекул, що намагається вирівняти концентрацію компонента в усіх частинах системи. Внаслідок дії цих протилежних факторів у системі через деякий час встановлюється адсорбційна рівновага, при якій концентрація речовини у поверхневому шарі буде більшою (позитивна адсорбція) або меншою (негативна адсорбція), порівняно з її концентрацією у об'ємі фази. Речовину, на поверхні якої проходить адсорбція, називають адсорбентом. Речовину, концентрація якої змінюється у поверхневому шарі, називають адсорбтивом (іноді адсорбатом).м, на поверхні твердого тіла можуть адсорбуватись речовини, які знижують його поверхневий натяг. При адсорбції газу на поверхні процес може проходити двояко: або взаємодія між поверхнею твердого тіла і газом виражена слабо і носить характер, подібний конденсації газу, або взаємодія виражена сильно і стає подібною хімічній реакції. В першому випадку процес відбувається внаслідок дії міжмолекулярних сил (орієнтаційний, індукційний та дисперсійний ефекти) і називається фізичною ( Рівняння Фрейндліха. Перше ніж розглядати теорії, які встановлюють основні закономірності і дозволяють розрахувати величину адсорбції при даних значеннях р і Г, зупинимося на емпіричному рівнянні Фрейндліха: A=x/m=kp1/n (20.6) де х — кількість адсорбованої речовини; т — маса адсорбенту; р — рівноважний тиск газу в системі; k і 1/n — константи. Для адсорбції із розчину на твердому адсорбенті рівняння Фрейндліха має вигляд: A=x/m=kc1/n (20.7) де с — рівноважна концентрація розчину. Фізичний зміст константи k стає ясним, якщо прийняти р = 1 (або с = 1). k дорівнює величині адсорбції при рівноважній концентрації (або тиску), рівній 1. Показник 1/n є правильним дробом (лежить в межах 0,2-1 для адсорбції із газового середовища і 0,1-0,5 для адсорбції із розчину) і характеризує ступінь наближення ізотерми до прямої. Константи k і 1/n визначають шляхом підстановки ряду експериментальних значень адсорбції А при різних рівноважних концентраціях с у лінійну форму рівняння Фрейндліха lg A = lg k + 1/n lg c. 9. Фізична адсорбція відбувається спонтанно і оборотне. Адсорбтив намагається зайняти всю поверхню адсорбенту, але цьому заважає процес, зворотний адсорбції, — десорбція, викликана прагненням до рівномірного розподілу молекул речовини в результаті теплового руху. Для кожної концентрації адсорбтиву встановлюється динамічна адсорбційна рівновага, причому достатньо швидко. Теплота фізичної адсорбції має порядок величини теплоти конценсації газів (~ 10-20 кДж/моль). Із зростанням температури фізична адсорбція зменшується. Хімічна адсорбція вибіркова і більш чутлива до хімічної природи адсорбенту і адсорбтиву, ніж фізична адсорбція. Між адсорбентом і адсорбтивом виникає хімічний зв'язок, і вони втрачають індивідуальність. Теплоти хемосорбції в більшості випадків високі (~ 100-200 кДж/моль). Швидкість хімічної адсорбції невелика, особливо при низьких температурах. З підвищенням температури її швидкість збільшується. Хемосорбція в більшості випадків необоротна.омолекулярного шару адсорбтиву. 10.Адсорбція електролітів рідко має молекулярний характер (еквівалентна адсорбція катіонів та аніонів), як правило, вона вибіркова. Іони (катіони або аніони), вибірково адсорбовані твердою поверхнею, надають їй певного електричного заряду. Внаслідок електростатичного притяжіння, іони
|
,
