Для адсорбции веществ из растворов справедливо уравнение

, (16)

где Г – Гиббсовская адсорбция при концентрации С;

Г_¥ – максимальная или предельная адсорбция, соответствующая образованию монослоя,

С – равновесная концентрация вещества в растворе.

Для экспериментальной проверки применимости уравнения Ленгмюра и нахождения постоянных Г_¥ и К, уравнение Ленгмюра преобразовывают, приводя к линейным координатам:

, (17)

Очевидно, что в координатах С / Г — С получается прямая; из соответствующего графика легко найти величины Г _¥ и К (рис. 18).

Затем, зная опытное значение Г _¥, можно, например, рассчитать площадь поперечного сечения молекулы и ее длину.

Рис.18.Графическое определение постоянных Г _¥ и К в уравнении Ленгмюра.

Полимолекулярная адсорбция газов на твердой поверхности. Часто процесс адсорбции не заканчивается образованием лишь одного слоя молекул адсорбата на поверхности адсорбента − происходит образование второго адсорбционного слоя, третьего и т. д. Такой процесс называют полимолекулярной адсорбцией.

С. Брунауэр, П. Эммет и Е. Теллер создали теорию полимолекулярной адсорбции (теорию БЭТ). Авторы теории на основе уравнения изотермы адсорбции Ленгмюра получили приближенное уравнение полимолекулярной адсорбции, которое широко применяется для определения удельной поверхности адсорбентов и их теплоты адсорбции.

(18)

где S₀ – площадь, занимаемая одной молекулой адсорбата.

Рис. 19. Изотерма полимолекулярной адсорбции

Оптические свойства коллоидных растворов. Так как частицы коллоидных систем имеют размеры не более 10^-7 м, а длина лучей видимого света находится в пределах от 4·10^-7 м до 7 10^-7 м, то в коллоидных системах наблюдается только светорассеяние, а не отражение световых лучей (как в грубодисперсных системах).

Сущность процесса светорассеяния состоит в том, что световой луч, встречая на своем пути частицу как бы огибает ее и несколько изменяет свое направление. В коллоидных растворах светорассеяние проявляется в виде опалесценции – матового свечения чаще всего голубоватых оттенков.

Теория светорассеяния была разработана Д. Рэлеем. Уравнение Рэлея для интенсивности рассеянного света I _p имеет вид:

, (19)

где К – константа, зависящая от интенсивности падающего света и разности показателей преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды,

ν – число частиц в единице объема,

V – объем частицы дисперсной,

l – длина волны падающего света.

На явлении светорассеяния основаны следующие методы изучения коллоидных систем:

Ультрамикроскопия: при наблюдении в микроскоп коллоидные частицы видны на темном фоне как световые точки, находящиеся в броуновском движении. Этот метод исследования коллоидных систем позволяет определить средний размер частиц и получить представление об их форме.

Нефелометрия: определяя интенсивность светорассеяния данной коллоидной системой, можно определять размер частиц и (или) концентрацию дисперсной фазы, а также изучать явления коагуляции.

К электрокинетическим явлениям относят эффекты, связанные либо с относительным движением двух фаз под действием постоянного электрического поля, либо с возникновением разности потенциалов при относительном смещении двух фаз, на границе между которыми существует двойной электрический слой.

Электрокинетические явления подразделяют на две группы: прямые и обратные. К прямым относят те электрокинетические явления, которые возникают под действием внешнего электрического поля (электрофорез и электроосмос). Обратными называют электрокинетические явления, в которых при механическом перемещении одной фазы относительно другой возникает электрический потенциал (потенциал протекания и потенциал седиментации).

Электрофорез - перемещение частиц дисперсной фазы в постоянном электрическом поле.

Электроосмос - перемещения дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы в постоянном электрическом поле.

Дата добавления: 2014-11-16