Адсорбция, и ее связь с параметрами системы

Адсорбционные равновесия

Адсорбцией называется самопроизвольный процесс, связанный с уменьшением поверхностного натяжения, в результате которого происходит самопроизвольное перераспределение компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой. В многокомпонентной системе в поверхностном слой предпочтительнее проходит тот компонент, который сильнее уменьшает межфазное (поверхностное) натяжение в однокомпонентной системе происходит изменение его структуры (сгущение, уплотнение), которое называется автоадсорбцией.

Адсорбция протекает в результате уменьшения поверхностной энергии, а также может быть результатом химического взаимодействия компонента с поверхностью вещества (хемосорбция).

Она протекает на границе раздела фаз. Вещество, на котором происходит адсорбция (более плотная фаза) называется адсорбентом. Он может быть твердым или жидким. Вещество, которое перераспределяется и находится в жидкой или газообразной фазе, называется адсорбатом. Адсорбат адсорбируется на поверхности адсорбента. Обратный процесс перехода вещества из поверхностного слоя в объемную фазу называется десорбцией. В зависимости от агрегатного состояния различают:

1. адсорбцию газов на поверхности твердого вещества;

2. адсорбцию растворенных веществ на границах твердое тело-жидкость и жидкость-жидкость;

3. адсорбция на границе жидкий раствор-газ.

Для количественного описания адсорбции применяют две величины:

1) число молей или граммов на единицу поверхности или единицу массы адсорбента, ее принято обозначать буквой А.

2) избыток вещества в поверхностном слое по сравнению с его количеством в объемной фазе, отнесенное также к единице площади или массы адсорбента. Эту величину называют Гиббсовской адсорбцией – Г.

В ходе процесса в системе устанавливается равновесие типа адсорбция – десорбция. Количество адсорбированного вещества в поверхностном слое зависит от концентрации или парциального давления компонента в объеме и от температуры.

Основными параметрами, определяющими адсорбцию является Р, С, Т

С, Р – равновесные концентрация и парциальное давление адсорбата.

Зависимость величины адсорбции от С или Р при Т -называется изотермой адсорбции:

При С или Р - - изопикна (изобара):

Зависимость С или Р от Т при постоянной величине адсорбции – изостера:

Рис. 4.1. Построение изостер и изопикн по изотермам

На практике, экспериментально, обычно пользуются изотермами адсорбции.

Дата добавления: 2014-01-11