Природа адсорбционых сил

Адсорбция пористым телом внешне выглядит как поглощение в объеме пор, но при этом не происходит внедрение сорбируемого вещества внутрь соседней фазы, происходит лишь накопление его у поверхности. В строгом определении адсорбции она рассматривалась как избыток вещества вблизи поверхности по сравнению с равным объемом вдали нее. В ряде случаев удобнее рассматривать не избыток вещества, а все количество адсорбата вблизи поверхности. Это количество обозначают символом a и называют полным содержанием или просто адсорбцией. Так как для пористых твердых тел бывает затруднительно знать величину поверхности, то часто адсорбцию относят не к единице поверхности, а к единице массы (моль/кг или моль/г).

Можно дать и такое определение адсорбции: "Явление изменения концентрации вещества у поверхности раздела фаз по сравнению с объемной фазой называется адсорбцией". Адсорбционные явления многообразны, так как многообразны возможные сочетания агрегатного состояния и состава пограничных фаз.

Дж. Гиббс сформулировал более строгое определение понятия адсорбции: "Адсорбцией данного компонента на границе раздела двух фаз называется разность между фактическим количеством этого компонента в системе и тем его количеством, которое было бы в системе, если бы концентрации в обеих сосуществующих фазах были постоянны вплоть до некоторой геометрической поверхности разделяющей их". Эта разность может быть положительной или отрицательной, обозначается символом G и имеет размерность [моль/м]. Величину G еще называют избыточной адсорбцией по Гиббсу.

Хотя в приведенном определении адсорбция отнесена к геометрической поверхности, не имеющей толщины (что особенно удобно при выводе уравнений), фактически, конечно, граница между фазами представляет собой очень тонкий (поверхностный) слой, в котором все свойства отличаются от свойства объемных фаз и изменяются не скачкообразно, а непрерывно. На рис.2.5.1, например, показано возможное изменение концентрации вблизи границы раздела.

Рис.2.5.1. Изменение концентрации компонентов у границы раздела фаз:

mm^’-поверхностный слой

Концентрация компонента может быть как выше концентраций в обеих фазах (1),так и ниже (2) или иметь промежуточное значение (3). Эта область (на рисунке между линиями mn и m^’n^’) может рассматриваться как поверхностный слой. Таким образом, изучая границу раздела фаз, нужно рассматривать состояние трех фаз: двух объемных и одной поверхностной.

Если происходит адсорбция молекул, то этот процесс называется молекулярной адсорбцией. Ионная адсорбция - это изменение концентрации ионов на поверхности раздела фаз.

Дата добавления: 2014-12-16