Adsorption at pagsipsip. Mga isotherm ng adsorption. Pagpapasiya ng sorption at mga uri nito Срс sa paksa ng adsorption

Ang sorption (mula sa Lat. Sorbeo - absorb, draw in) ay anumang proseso ng pagsipsip ng isang substance (sorbtive) ng isa pa (sorbent), anuman ang mekanismo ng absorption. Depende sa mekanismo ng sorption, adsorption, absorption, chemisorption at capillary condensation ay nakikilala.

Sa pamamagitan ng adsorption ang pagbabago sa konsentrasyon ng isang sangkap sa interface ay tinatawag. Ang adsorption ay nangyayari sa anumang interface, at anumang substance ay maaaring ma-adsorbed. Adsorption equilibrium, i.e. ang equilibrium distribution ng matter sa pagitan ng boundary layer at ang magkadugtong na mga phase ay isang dynamic na equilibrium at mabilis na naitatag. Bumababa ang adsorption sa pagtaas ng temperatura.

Sa ilang mga kaso, ang pagsipsip ng isang sangkap ng isa pa ay hindi limitado sa ibabaw na layer, ngunit nangyayari sa buong dami ng sorbent. Ang ganitong pagsipsip ay tinatawag pagsipsip. Ang isang halimbawa ng proseso ng pagsipsip ay ang pagtunaw ng mga gas sa mga likido. Ang pagsipsip ng isang sangkap ng isa pa, na sinamahan ng mga reaksiyong kemikal, ay tinatawag chemisorption. Kaya, ang pagsipsip ng ammonia o hydrogen chloride sa pamamagitan ng tubig, ang pagsipsip ng kahalumigmigan at oxygen ng mga metal na may pagbuo ng mga oxide at hydroxides, ang pagsipsip ng carbon dioxide ng calcium oxide ay mga halimbawa ng mga proseso ng chemisorption. Capillary condensation ay binubuo sa pagkatunaw ng mga singaw sa microporous sorbents. Ito ay nangyayari dahil sa ang katunayan na ang presyon ng singaw sa itaas ng malukong meniskus ng likido sa makitid na mga capillary na nabasa nito ay mas mababa kaysa sa puspos na presyon ng singaw sa itaas ng patag na ibabaw ng likido sa parehong temperatura.

Kaya, ang mga proseso ng sorption ay naiiba sa kanilang mekanismo. Gayunpaman, ang anumang proseso ng sorption ay nagsisimula sa adsorption sa interface ng mga contact phase, na maaaring likido, gas o solid.

Tulad ng ipinahiwatig sa § 106, ang lahat ng mga kusang proseso sa mga interface ay nangyayari sa direksyon ng pagbaba sa libreng enerhiya sa ibabaw. Dahil dito, ang positibong adsorption, na humahantong sa pagtaas ng konsentrasyon ng isang sangkap sa boundary layer, ay posible lamang kung bumababa ang tensyon sa ibabaw.

Isaalang-alang natin ang kaugnayan sa pagitan ng pag-igting sa ibabaw ng mga solusyon at adsorption sa likidong interface | gas. Ang pag-igting sa ibabaw ng mga solusyon ay nakasalalay sa likas na katangian ng solvent at solute, sa konsentrasyon ng huli at sa temperatura. Ang pag-asa ng pag-igting sa ibabaw ng mga solusyon sa pare-pareho ang temperatura sa konsentrasyon ng solute ay tinatawag isotherm ng pag-igting sa ibabaw. Natunaw na mga sangkap o nagpapababa ng pag-igting sa ibabaw ng solvent, kung saan ang mga ito ay tinatawag aktibo sa ibabaw mga sangkap (surfactant), o dagdagan ang pag-igting sa ibabaw (ibabaw-hindi aktibo mga sangkap), o hindi nakakaapekto sa halaga ng pag-igting sa ibabaw ng solvent (Larawan 95). Sa mga may tubig na solusyon, mga polar na organikong compound na aktibo sa ibabaw (mga alkohol, acid, amine, phenol). Karamihan sa mga malalakas na electrolyte ay mababaw na hindi aktibo.

Ang mga surfactant ay nahahati sa dalawang malalaking subgroup: 1) tunay na nalulusaw sa tubig at 2) micellar colloid.

Ang mga surfactant ng unang subgroup ay mga molekulang amphiphilic na may maikling hydrocarbon radical, at ang mga surfactant ng pangalawang subgroup ay mga molekulang amphiphilic na may mahabang hydrocarbon radical, na hindi gaanong natutunaw sa tubig.

Ang pagkakaiba sa konsentrasyon ng isang solute sa layer ng ibabaw at sa parehong layer sa loob ng dami ng solusyon ay tinatawag na labis na ibabaw ng sangkap na ito at tinutukoy ng letrang Griyego G ("gam-

kanin.

kanin.

Istraktura ng layer ng ibabaw: a- purong solvent; b- unsaturated monomolecular surfactant layer; v- saturated monomolecular surfactant layer

(a - pag-igting sa ibabaw, C - konsentrasyon ng solusyon): 1,2 - mga solusyon ng mga surfactant (surfactant) na may mas malaki (/) at mas kaunti (2) aktibidad sa ibabaw; 3 - surfactant solution MA "). Ang mga surfactant ay positibong na-adsorbed sa ibabaw na layer, at, samakatuwid, para sa kanila Г> 0, dahil ito ay humahantong sa isang pagbawas sa pag-igting sa ibabaw. Sa kaibahan, ang mga surfactant ay negatibong na-adsorbed, i.E. ang kanilang konsentrasyon sa ibabaw na layer ay mas mababa kaysa sa karamihan ng solusyon (G

Ang isang halimbawa ng isang adsorption isotherm para sa isang surfactant ay ipinapakita sa Fig. 96. Tulad ng makikita, habang ang konsentrasyon ng solusyon ay tumataas, ang Г ay umabot sa limitasyon ng halaga (T 00), kapag ang buong ibabaw na layer ay inookupahan ng mga molekula ng surfactant, na inilipat ang mga molekula ng solvent. Sa naturang saturated monomolecular surface layer, ang mga surfactant molecule ay wastong nakatuon - sa pamamagitan ng kanilang polar group sa polar phase (halimbawa, tubig), at sa pamamagitan ng kanilang non-polar hydrocarbon radical - sa non-polar phase (halimbawa, hangin). bumubuo ng isang uri ng palisade.

Ang pag-igting sa hangganan ay nagbabago sa katulad na paraan, at ang ikatlong bahagi ay na-adsorbed sa hangganan ng dalawang hindi mapaghalo na likido.

Ang adsorption ng mga gas at vapors sa ibabaw ng solids ay nangyayari rin bilang resulta ng pagbaba ng libreng surface energy. Dahil sa kahirapan ng pagsukat ng pag-igting sa ibabaw ng mga solido, ang adsorption sa mga ito ay hinuhusgahan sa pamamagitan ng direktang pagtukoy sa dami ng adsorbed substance. Ang huli ay mas malaki, mas malaki ang ibabaw ng adsorbent. Samakatuwid, para sa pagpapatupad ng mga proseso ng adsorption, napakahalaga na lumikha ng mataas na porous adsorbents na may binuo na panloob na ibabaw, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na ibabaw, i.e. ibabaw bawat 1 g ng sorbent. Ang pinakamahalagang porous sorbents ay activated carbon at silica gel. Ang kapasidad ng pagsipsip ng karbon ay napansin noon pang ika-18 siglo. Gayunpaman, hindi hanggang 1915 na si N.D. Gumawa si Zelinsky ng isang paraan para sa pagkuha mga aktibong carbon, na nagmumungkahi sa kanila bilang mga unibersal na sumisipsip ng mga nakakalason na sangkap, at kasama ng E.L. Nagdisenyo si Kumantom ng carbon gas mask na may rubber mask. Ang isa sa mga unang paraan upang maisaaktibo ang uling ay binubuo ng pagpapagamot nito sa sobrang init na singaw upang alisin ang mga resinous substance na nabuo sa panahon ng dry distillation ng kahoy at pagpuno ng mga pores sa ordinaryong karbon.

Ang mga modernong pamamaraan para sa paggawa at pag-aaral ng mga activate carbon sa ating bansa ay binuo ni M.M. Dubinin. Ang tiyak na lugar sa ibabaw ng mga aktibong carbon ay umabot sa 1000 m 2 bawat gramo. Ang aktibong carbon ay isang hydrophobic adsorbent; hindi maganda ang pagsipsip ng singaw ng tubig at napakahusay ng hydrocarbons.

Upang sumipsip ng singaw ng tubig, ang isang hydrophilic adsorbent ay malawakang ginagamit, na isang airgel ng dehydrated silicic acid at tinatawag na silica gel. Gumagawa ang industriya ng ilang grado ng silica gel na may iba't ibang laki at distribusyon ng butas.

Hindi tulad ng ibabaw ng mga likido, hindi lahat ng mga punto sa ibabaw ng mga solid ay pantay sa mga tuntunin ng kanilang kapasidad sa adsorption. Sa mababang konsentrasyon ng gas, ang adsorption ay nangyayari sa monomolecularly kasama ang pinaka-aktibong mga lugar ng adsorbent - ang "aktibong mga sentro", na mga indibidwal na atomo o grupo ng mga atomo sa ibabaw, ang field ng puwersa na kung saan ay hindi bababa sa puspos. Sa panahon ng adsorption ng mga gas sa mga temperatura sa ibaba ng kanilang kritikal na temperatura, ang monomolecular adsorption na may pagtaas ng presyon ay maaaring mag-transform sa polymolecular.

Ang pagtaas ng temperatura at pagbaba ng presyon ay humahantong sa desorption ng mga gas at singaw. Bilang isang resulta, ang mga pamamaraan ng sorption-desorption ay malawakang ginagamit sa industriya para sa pagkuha ng iba't ibang mga sangkap mula sa hangin, pati na rin para sa paghihiwalay ng mga gas at singaw.

Sa panahon ng adsorption ng mga solute mula sa mga solusyon sa solid adsorbents, ang adsorption ng mga solvent ay nangyayari din sa isang antas o iba pa. Samakatuwid, ang adsorption mula sa mga solusyon ay mapagkumpitensya sa pagitan ng pagsipsip ng mga solute at ng solvent. Parehong dissolved non-electrolytes at electrolytes ay maaaring adsorbed. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang molekular at ionic adsorption mula sa mga solusyon ay nakikilala.

Upang mabawasan ang adsorption ng isang solvent sa panahon ng molecular sorption mula sa mga may tubig na solusyon, ang isang hydrophobic adsorbent ay karaniwang ginagamit - activated carbon, at kapag ang sorption mula sa non-polar solvents (hydrocarbons) isang hydrophilic adsorbent ay ginagamit - silica gel. Ang adsorption ay nagpapatuloy sa mga aktibong site ng adsorbent, kadalasang monomolecular at lubos na pumipili. Ang mga isotherms ng molecular adsorption mula sa mga solusyon, pati na rin ang mga gas at vapors, ay may anyo ng curve na ipinapakita sa Fig. 96. Ang desorption na isinasagawa gamit ang mga likido ay karaniwang tinatawag elution, at mga likido o solusyon na ginagamit para sa mga layuning ito, eluent.

Maaaring maganap ang sorption sa ilalim ng static o dynamic na mga kondisyon. Sorption ang tawag static, kapag ang hinihigop na sangkap (sorbtiv), na nasa gaseous o likidong bahagi, ay dinala sa isang nakatigil na sorbent o halo-halong kasama nito. Ang static na aktibidad ng sorbent ay nailalarawan sa dami ng hinihigop na sangkap sa bawat yunit ng masa ng sorbent sa ilalim ng ilang mga kundisyon.

Dynamic Ang sorption ay tinatawag kapag ang absorbed substance ay nasa isang mobile na likido o gas na bahagi, na sinasala sa pamamagitan ng isang sorbent layer. Ang dynamic na aktibidad ng adsorbent ay nailalarawan sa pamamagitan ng oras mula sa simula ng adsorptive passage hanggang sa pambihirang tagumpay nito, i.e. hanggang sa lumitaw ito sa likod ng adsorbent layer (N.A.Shilov, 1917). Sa industriya, ang mga proseso ng sorption-desorption, bilang panuntunan, ay isinasagawa sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon, dahil tinitiyak nito ang pagpapatuloy ng mga teknolohikal na proseso at ang posibilidad ng kanilang automation.

Nikolai Dmitrievich Zelinsky (1861 - 1953) - akademiko, tagapagtatag ng isang malaking paaralan ng mga organikong chemist. Siya ang may-akda ng mga klasikal na gawa sa larangan ng organic catalysis, gayundin sa chemistry ng petrolyo at ang paggawa ng maraming mahahalagang produkto mula dito.
Mikhail Mikhailovich Dubinin (1901-1993) - akademiko, nagwagi ng mga premyo ng Estado, pinuno ng isang malaking paaralang pang-agham sa larangan ng sorption. Gumawa siya ng isang malaking kontribusyon sa pagbuo ng mga modernong konsepto ng mekanismo ng pagsipsip ng mga gas at singaw, pati na rin ang mga paraan ng pagkuha at pag-aaral ng mga sorbent.

ADSORPTION(mula sa lat. ad-na, at at sorbeo-I absorb), isang pagbabago (karaniwang-pagtaas) sa konsentrasyon ng sangkap na malapit sa ibabaw ng phase separation ("absorption on the surface"). Sa pangkalahatang kaso, ang sanhi ng adsorption ay uncompensated intermol. pwersa malapit sa ibabaw na ito, i.e. ang pagkakaroon ng adsorption. patlang ng puwersa. Ang katawan na lumilikha ng gayong larangan ay tinatawag. isang adsorbent, in-in, ang mga molekula sa-rogo ay maaaring i-adsorbed, - at d na may humigit-kumulang rb at sa halos m, na na-adsorbed na. in-in-adsorbate. Ang reverse process ng adsorption ay tinatawag. desorption.

Ang likas na katangian ng adsorption. pwersa m. b. ibang-iba. Kung ito ay mga puwersa ng van der Waals, kung gayon ang adsorption ay tinatawag. pisikal, kung valence (i.e., ang adsorption ay sinamahan ng pagbuo ng mga compound ng kemikal sa ibabaw), - kemikal, o chemisorption. Makikilala. mga tampok ng chemisorption - irreversibility, mataas na thermal effect (daan-daang kJ / mol), activated character. Sa pagitan ng pisikal. at chem. adsorption, maraming interm. mga kaso (halimbawa, adsorption dahil sa pagbuo ng mga hydrogen bond). Decomp. Posible rin. mga uri ng pisikal adsorption naib. unibersal na pagpapakita ng dispersive intermol. pwersa ng pang-akit, dahil ang mga ito ay humigit-kumulang pare-pareho para sa mga adsorbents na may anumang kemikal. kalikasan (tinatawag na nonspecific adsorption). Phys. Ang adsorption ay maaaring sanhi ng electrostatic. pwersa (interaksyon sa pagitan ng mga ion, dipoles o quadrupoles); habang ang adsorption ay tinutukoy ng chem. ang likas na katangian ng adsorptive molecules (ang tinatawag na specific adsorption). ibig sabihin. papel sa adsorption ang geometry ng ibabaw ng seksyon ay gumaganap din ng isang papel: sa kaso ng isang patag na ibabaw, nagsasalita sila ng adsorption sa isang bukas na ibabaw, sa kaso ng isang mahina o malakas na hubog na ibabaw, ng adsorption sa mga pores ng adsorbent.

Sa teorya ng adsorption, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng statics (ang adsorbent-adsorbate system ay nasa thermodynamic equilibrium) at kinetics (walang equilibrium).

Mga static na adsorption

kasi ang sistema ay nasa equilibrium, pagkatapos ay chem. ang mga potensyal ng adsorbate at adsorptive ay pareho; ang entropy ng adsorbate dahil sa isang pagbaba sa kadaliang mapakilos ng mga molekula sa panahon ng adsorption ay mas mababa kaysa sa entropy ng adsorptive. Samakatuwid, sa isang inert adsorbent, ang enthalpy ay palaging negatibo, i.e. Ang adsorption ay exothermic. Ang pagsasaalang-alang sa pagbabago sa entropy ng adsorbent ay maaaring magbago sa konklusyon na ito. Halimbawa, sa panahon ng sorption ng polymers in-in, kung saan ang polymer ay bumubukol, ang entropy ng huli (dahil sa pagtaas ng mobility ng macromolecules) ay maaaring tumaas nang napakalakas na ang adsorption ay nagiging endothermic. Dagdag pa sa artikulo, ang exotherm lamang ang isinasaalang-alang. adsorption .

Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng integral, differential, isosteric. at ang average na init ng adsorption. Ang integral heat Q ay katumbas ng pagkawala ng enthalpy (sa V = const -internal energy) kapag ang adsorption ay nagbabago mula sa isang 1 hanggang sa isang 2 (sa partikular na kaso, mb a 1 = 0): Q = - (H 2 - H 1) Ito ang halaga ay karaniwang tinutukoy sa masa ng adsorbent at ipinahayag sa J / kg.

May isa pang mekanismo na humahantong sa pagpupuno. adsorption ng mga adsorptive sa ibaba ng kanilang kritikal. t-ry sa mga porous adsorbents sa medyo mataas na halaga ng p / p s. Ito ay capillary condensation. Kung ang isang malukong adsorbate meniscus ay nabuo sa isang butas, kung gayon ang paghalay ay nagsisimula dito sa p / p s<1. Согласно ур-нию Кельвина:

kung saan ang pag-igting sa ibabaw ng adsorbate, ang V ay ang dami ng molar nito, ang r ay ang radius ng curvature ng meniscus. Ang condensation ng capillary ay humahantong sa isang matalim na pagtaas sa isotherm ng adsorption. Sa kasong ito, madalas (ngunit hindi palaging) ang tinatawag na. adsorption. hysteresis, i.e. hindi tugma ng adsorption. at desorbts. mga sanga ng isotherm. Bilang isang patakaran, ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga hugis ng menisci sa panahon ng adsorption at desorption ay hindi nag-tutugma.

Gamit ang potensyal na teorya, M.M. Iminungkahi at binuo ni Dubinin ang teorya ng volumetric filling of micropores (TZM). Ito ay nai-postulated na ang teoryang ito ay naaangkop lamang sa mga microporous adsorbents. Ang kakaiba ng naturang mga adsorbents, kung saan ang mga linear na sukat ng mga pores ay r1 nm, ay ang buong dami ng kanilang mga pores ay "napuno" ng mga adsorbents. patlang. Samakatuwid, sa panahon ng adsorption, sila ay napuno hindi layer sa pamamagitan ng layer, ngunit volumetric. Ang dami sa kasong ito ay hindi isang adsorbent. potensyal, at tumpak sa tanda ng kemikal. potensyal ng adsorbate, sinusukat mula sa antas ng chem. potensyal ng isang normal na likido sa parehong t-re. Ang buong hanay ng mga pores ng adsorbents ay nahahati sa tatlong klase: micropores (r0.6 nm), mesopores (0.6 nm -20 nm) at macropores (r20 nm). Ang adsorption sa micropores ay nangyayari ayon sa TZM scheme, i.e. volumetric, sa mesopores - ayon sa mekanismo ng pagpuno ng layer-by-layer, na nakumpleto ng capillary condensation. Macropore na may adsorption. equilibrium ay hindi gumaganap ng anumang papel.

Ipinapakilala ang ideya ng f-tion ng pamamahagi ng mga volume ng pore ayon sa mga halaga ng kemikal. adsorbate potensyal sa kanila, M.M. Sina Dubinin at L. V. Radushkevich ay nakatanggap ng ur-tion isotherms ng adsorption ng TOZM, ang isang hiwa ay karaniwang naitala sa susunod. anyo:

kung saan ang n, E at a 0 ay mga parameter (a 0 = a kapag p = p s). Pagdepende sa temperatura a 0:

kung saan = - (da 0 / dT); a 0 0 = a 0 at T = T 0. Ang mga parameter n at E ay halos independiyente sa t-ry. Sa karamihan ng mga kaso, n = 2. Para lamang sa mga kaso kung saan ang mga unang init ng adsorption ay napakataas, n> 2. Upang muling kalkulahin ang mga adsorption isotherms mula sa isang adsorptive patungo sa isa pa, tinatayang ipinapalagay na E 1 / E 2 P 1 / P = at ang isang 01 / a 02 V 1 / V 2, kung saan ang P i ay isang parachor, ang V i ay ang dami ng molar ng adsorptive.

Gamit ang ideya na may mga pores ng iba't ibang laki sa isang tunay na adsorbent, at ipinakilala ang pamamahagi ng mga halaga ng E na may pagkakaiba-iba na katumbas ng F. Iminungkahi ni Steckli ang isang generalization ng equation (23), na tinatawag na Dubinin-Steckli equation:

Kinetics ng adsorption

Ang adsorption, tulad ng anumang tunay na proseso, ay nagaganap sa paglipas ng panahon. Samakatuwid, ang isang kumpletong teorya ng adsorption ay dapat maglaman ng isang seksyon sa kinetics ng adsorption. Ang elementarya na pagkilos ng adsorption ay isinasagawa halos kaagad (maliban sa chemisorption). Samakatuwid, ang mga dependency ng oras ng adsorption ay tinutukoy sa pangunahing. sa pamamagitan ng mekanismo ng pagsasabog, ibig sabihin, ang supply ng adsorptive sa lugar ng adsorption. Kung ang adsorption sa isang bukas na ibabaw ay hindi madalian, ang ganitong proseso ay nangyayari sa panlabas na lugar ng pagsasabog; ang mga batas sa pagsasabog ay hindi tiyak para sa adsorption. Sa kaso ng mga porous adsorbents, maliban sa ext. pagsasabog, isang mahalagang papel ang nagsisimulang gampanan int. pagsasabog, i.e. paglipat ng adsorptive sa mga pores ng adsorbent sa pagkakaroon ng isang gradient ng konsentrasyon sa kanila. Ang mekanismo ng paglipat na ito ay maaaring depende sa konsentrasyon ng adsorptive at ang laki ng butas.

Makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng molecular, Knudsen at surface (Volmer's) diffusion. Ang pagsasabog ng molekular ay isinasagawa kung ang haba ay libre. ang landas ng mga molekula sa mga pores ay mas mababa kaysa sa laki ng butas, Knudsen-kung ang haba na ito ay lumampas sa laki ng butas. Sa pagsasabog sa ibabaw, gumagalaw ang mga molekula sa ibabaw ng adsorbent nang hindi dumadaan sa bulk phase. Gayunpaman, ang mga halaga ng coeff. hindi pareho ang diffusion para sa iba't ibang mekanismo ng diffusion. Sa pl. mga kaso sa eksperimento hindi posible na maitatag nang eksakto kung paano nangyayari ang pagsasabog, at samakatuwid ang tinatawag na. epektibong koepisyent pagsasabog, na naglalarawan sa buong proseso.

Pangunahin eksperimental materyal sa kinetics ng adsorption ay ang tinatawag na. kinetiko kurba, i.e. f-tion = a / a = f (t) kung saan ang relatibong adsorption, katumbas ng ratio ng kasalukuyang halaga ng adsorption a sa a ay katumbas ng halaga nito sa oras t. Para sa interpretasyon ng kinetic. curve sa pinakasimpleng kaso, ipinapalagay na ang butil ng adsorbent ay may ganap na homogenous porous na istraktura sa dami (ang modelong ito ay tinatawag na quasi-homogeneous). ibig sabihin. pagpapabuti ng quasi-homogeneous na modelo - ang ideya na ang bawat butil ay naglalaman ng mga lugar na may mas malaki at mas pinong mga pores. Ang pagsasabog sa naturang butil ay inilalarawan ng dalawang magkaibang uri. coefficients.

Sa kaso ng isang bukas na ibabaw, kumukuha ng modelo ng Langmuir, madaling makakuha ng kinetic. ur-tion ng adsorption. Ang rate ng papalapit na equilibrium ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga rate ng adsorption at desorption. Sa pag-aakalang, gaya ng dati sa kinetics, na ang mga rate ng mga proseso ay proporsyonal sa mga konsentrasyon ng mga tumutugon na sangkap, mayroon tayong:

kung saan ang k ad at k des ay rate constants, ayon sa pagkakabanggit. adsorption at desorption. Ang presyon sa bahagi ng gas ay itinuturing na pare-pareho. Kapag isinasama ang equation na ito mula sa t = 0 sa anumang halaga ng t, nakukuha natin ang:

Kaya, para sa f mayroon tayong: = pantay. Samakatuwid, sa wakas mayroon kaming:

kung saan ang k = k ads + k dec.

Ang impluwensya ng t-ry sa rate ng adsorption ay ipinahayag ng isang ur-ny na katulad ng sa Arrhenius. Sa pagtaas ng t-ry, ang k ad ay tumataas nang husto. kasi Ang pagsasabog sa mga pores ng adsorbent ay nauugnay sa pagtagumpayan ng pag-activate. hadlang, hindi pareho ang temperature dependences ng kads at kdes.

Ang kaalaman sa mga rate ng pagsasabog ay mahalaga hindi lamang para sa teorya ng adsorption, kundi pati na rin para sa pagkalkula ng prom. adsorption. mga proseso. Sa kasong ito, kadalasan ay hindi nila nakikitungo ang mga indibidwal na butil ng adsorbent, ngunit sa kanilang mga layer. Ang kinetics ng proseso sa layer ay ipinahayag sa napaka-komplikadong mga dependency. Sa bawat punto ng layer sa isang naibigay na oras, ang magnitude ng adsorption ay tinutukoy hindi lamang sa pamamagitan ng uri ng ur-tion ng adsorption isotherm at ang mga batas ng kinetics ng proseso, kundi pati na rin ng aerodynamic o hydrodynamic. kondisyon ng daloy ng gas o likido sa paligid ng mga butil. Ang kinetics ng proseso sa adsorbent layer, sa kaibahan sa mga kinetics sa isang hiwalay na butil, ay tinatawag. dinamika ng adsorption, ang pangkalahatang pamamaraan para sa paglutas ng mga problema ng isang hiwa ay ang mga sumusunod: isang sistema ng mga pagkakaiba ay iginuhit. ur-niy sa mga partial derivatives, na isinasaalang-alang ang mga katangian ng layer, adsorption isotherm, mga katangian ng diffusion (diffusion coefficient, mga uri ng mass transfer sa ibabaw ng layer at sa loob ng mga butil), aerodynamic at hydrodynamic. mga tampok ng daloy. Ang mga kundisyon sa paunang at hangganan ay itinakda. Ang solusyon ng sistemang ito ng mga equation, sa prinsipyo, ay humahantong sa mga halaga ng mga halaga ng adsorption sa isang naibigay na sandali sa oras sa isang naibigay na punto sa layer. Bilang isang tuntunin, analytic. ang solusyon ay maaaring makuha lamang para sa mga pinakasimpleng kaso, samakatuwid, ang naturang problema ay nalutas ayon sa numero gamit ang isang computer.

Sa isang eksperimentong pag-aaral ng dynamics ng adsorption, ang isang gas o likidong daloy na may mga tinukoy na katangian ay dumaan sa adsorbent bed, at ang komposisyon ng papalabas na daloy ay sinisiyasat bilang isang function ng oras. Ang paglitaw ng mga hinihigop na isla sa likod ng layer ay tinatawag. pambihirang tagumpay, at ang oras ng pambihirang tagumpay ay ang oras ng proteksiyon na aksyon. Ang pag-asa ng konsentrasyon ng isang ibinigay na bahagi sa bawat layer sa oras ay tinatawag. kurba ng output. Ang mga kurbadang ito ay nagsisilbing batayan. eksperimental materyal na nagpapahintulot sa isa na hatulan ang mga batas ng dynamics ng adsorption.

Disenyo ng hardware ng mga proseso ng adsorption

Mayroong maraming mga teknolohiya. mga paraan ng pagsasagawa ng adsorption. mga proseso. Ang cyclical ay laganap. (pana-panahong) mga pag-install na may nakapirming kama ng adsorbent, basic. node to-rykh - isa o ilan. mga adsorber na ginawa sa anyo ng mga guwang na haligi na puno ng butil na adsorbent. Ang isang gas (o likido) na stream na naglalaman ng mga na-adsorbed na sangkap ay dinadaanan sa adsorbent bed hanggang sa breakthrough. Pagkatapos nito, ang adsorbent sa adsorber ay muling nabuo, at ang daloy ng gas ay nakadirekta sa isa pang adsorber. Ang pagbabagong-buhay ng adsorbent ay kinabibilangan ng isang bilang ng mga yugto, kung saan ang pangunahing isa ay desorption, i.e. paghihiwalay ng dating hinihigop na mga sangkap mula sa adsorbent. Ang desorption ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-init, depressurization sa gas phase, displacement (hal., matalim na tubig

Kung ang pagsipsip ay isang pisikal na proseso na hindi sinasamahan ng iba pang pisikal o kemikal na proseso, karaniwan itong sumusunod sa batas ng pamamahagi ng Nernst:

"sa equilibrium, ang ratio ng mga konsentrasyon ng ikatlong bahagi sa dalawang likidong estado ay pare-pareho.";

Ang dami ng pare-parehong K N ay depende sa temperatura at tinatawag na distribution coefficient. Ang pagkakapantay-pantay na ito ay totoo sa kondisyon na ang mga konsentrasyon ay hindi masyadong mataas at kung ang mga molekula na "x" ay hindi nagbabago ng kanilang hugis sa alinman sa dalawang estado. Kung ang naturang molekula ay sumasailalim sa pagsasamahan o dissociation, kung gayon ang pagkakapantay-pantay na ito ay naglalarawan pa rin ng ekwilibriyo sa pagitan ng "x" sa parehong mga estado, ngunit para lamang sa parehong anyo - ang mga konsentrasyon ng lahat ng natitirang mga anyo ay dapat kalkulahin na isinasaalang-alang ang lahat ng iba pang equilibria.

Sa maraming prosesong mahalaga sa teknolohiya, ginagamit ang pagsipsip ng kemikal sa halip na isang pisikal na proseso, halimbawa ang pagsipsip ng carbon dioxide ng sodium hydroxide - ang mga naturang proseso ay hindi sumusunod sa batas ng pamamahagi ng Nernst.

Para sa ilang mga halimbawa ng epektong ito, maaari nating isaalang-alang ang pagkuha, kung saan ang isang bahagi ay maaaring alisin mula sa isang likidong bahagi ng isang solusyon at ilipat sa isa pa nang walang kemikal na reaksyon. Ang mga halimbawa ng naturang mga solusyon ay mga noble gas at osmium oxide.

Mga link

Wikimedia Foundation. 2010.

Mga kasingkahulugan:

Tingnan kung ano ang "Sorption" sa ibang mga diksyunaryo:

Sorption- ay ang pangkalahatang pangalan ng phenomenon at mga proseso ng mass transfer, kung saan ang solid o likido (sorbent) ay nasisipsip ng isang substance (sorbent) mula sa kapaligiran. [Usherov Marshak A. V. Konkretong agham: leksikon. M .: RIF Mga materyales sa gusali. 2009... Encyclopedia ng mga termino, kahulugan at paliwanag ng mga materyales sa gusali

- (mula sa Latin na sorbeo I absorb) ang pagsipsip ng solid o likido ng anumang substance mula sa kapaligiran. Ang mga pangunahing uri ng sorption ay adsorption, absorption, chemisorption. Ang sumisipsip na katawan ay tinatawag na sorbent, na hinihigop ng isang sorbate (sorbate). ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

- (mula sa Lat. sorbeo I absorb), TV absorption. katawan o likido (sorbent) na likido sa VA o gas (sorbate) mula sa kapaligiran. Ang pagsipsip sa VA mula sa gas phase ng buong dami ng likidong sorbent ay tinatawag. pagsipsip, pagsipsip sa wa ng ibabaw na layer ... ... Pisikal na encyclopedia

Adsorption, chemisorption, absorption, sorption, absorption, chemical absorption Dictionary ng mga kasingkahulugang Ruso. sorption noun, bilang ng kasingkahulugan: 7 absorption (5) ... diksyunaryo ng kasingkahulugan

pagsipsip- - ang kakayahan ng isang substance na sumipsip (concentrate) sa isa pa. Pangkalahatang kimika: aklat-aralin / A.V. Zholnin Sorption ay ang pangkalahatang pangalan para sa mga phenomena at proseso ng mass transfer, kung saan ang isang solid o likido ay nasisipsip ng isang substance mula sa ... ... Mga terminong kemikal

Ang proseso ng pagsipsip ng buong masa (absorption) o ibabaw (adsorption) ng isang solid o likido ng mga substance mula sa kapaligiran. Sa mga intercellular interaction (virus, cell, macrophage, lymphocyte, atbp.), ang termino ay naaangkop sa kaso ng pagdaragdag ng ... ... Microbiology Dictionary

Ang proseso ng pagsipsip ng anumang katawan ng mga gas, singaw o solute mula sa kapaligiran. May kasamang absorption at adsorption, na maaari ding sinamahan ng chem. pakikipag-ugnayan ng hinihigop na sangkap sa absorber ... ... Geological encyclopedia

SORPTION- pisikal chem. mga proseso ng pagsipsip ng mga gas, singaw at mga natunaw na sangkap ng mga solido o likido, na tinatawag na (tingnan). Mayroong mga sumusunod na uri ng S.: (tingnan); (kita mo); capillary (tingnan), pati na rin ang ion-exchange S., kapag pumipili ... ... Malaking Polytechnic Encyclopedia

AT; f. [mula sa lat. sorbere upang sumipsip] Phys., chem. Pagsipsip ng isang solid o likido ng kung ano l. mga sangkap mula sa kapaligiran. ◁ Sorption, oh, oh. C ika proseso. C. bomba. * * * sorption (mula sa lat. sorbeo I absorb), absorption ng solid o ... ... encyclopedic Dictionary

pagsipsip- ▲ pagsipsip sa direksyon, condensed state, mula sa, medium sorption selective absorption ng solid o likido hanggang l. mga sangkap mula sa kapaligiran. sorbent. pagsipsip volumetric sorption. sumisipsip. sumipsip. adsorption ...... Ideographic Dictionary ng Wikang Ruso

Mga libro

Ion exchange sorption ng biologically active substances, Demin A., Chernova I., Shataeva L. Ang monograph ay nakatuon sa pinakabagong mga nagawa sa larangan ng synthesis ng highly permeable polyelectrolyte network na may fractal morphology at mataas na hydrophilicity ng pore surface. Paghahambing…

Ang mga particle sa ibabaw ng bawat bahagi ay bumubuo ng isang espesyal na bahagi ng ibabaw, ang mga katangian na kung saan ay naiiba nang malaki mula sa mga katangian ng mga panloob na rehiyon ng yugto. Ang mga particle na matatagpuan sa ibabaw ay nakikipag-ugnayan sa parehong homogenous na mga particle at mga particle ng ibang uri (Larawan 6.1).

kanin. 6.1. Ibabaw na layer ng isang substance sa isang condensed state

Ang kinahinatnan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang average na enerhiya gs ng isang particle na matatagpuan sa interface ay naiiba mula sa average na enerhiya ng parehong particle sa dami ng phase gv .. Ang isang mahalagang katangian ng surface phase ay ang surface energy G s - ang pagkakaiba sa average na enerhiya ng isang particle na matatagpuan sa ibabaw, at mga particle sa dami ng phase, na pinarami ng bilang ng mga particle sa ibabaw N:

G s = N (g s -g v)
Sa ilalim enerhiya sa ibabaw ibig sabihin ang Gibbs energy (Gs) - surface formation. Ito ay katumbas ng produkto ng tiyak na enerhiya sa ibabaw σ sa pamamagitan ng lugar ng interface S:

Ang partikular na enerhiya sa ibabaw (J / m 2) ay katumbas ng gawaing kinakailangan upang bumuo ng isang yunit ng libreng lugar sa ibabaw. Ang partikular na enerhiya sa ibabaw ay tinutukoy ng likas na katangian ng isang partikular na sangkap. Kung mas mataas ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng isang sangkap, mas mataas ang tiyak na enerhiya sa ibabaw. Sa pagtaas ng temperatura, bumababa ang tiyak na enerhiya sa ibabaw. Malapit sa kritikal na temperatura, ang pag-igting sa ibabaw ay zero.

Ang terminong pang-ibabaw na enerhiya ay inilapat sa gas-solid na interface. Para sa interface ng mga condensed phase (likido - likido, likido - solid), ang terminong interfacial na enerhiya ay ginagamit. Para sa interface sa pagitan ng mga phase na likido - gas (singaw), ang terminong tiyak na enerhiya sa ibabaw, na tinatawag na pag-igting sa ibabaw, ay karaniwang ginagamit.

Pag-igting sa ibabaw σ- ang pinakamahalagang thermodynamic na katangian ng interface, na tinukoy bilang ang gawain ng nababaligtad na isothermal formation ng isang unit area ng ibabaw na ito. Sa kaso ng isang likidong interface, ang pag-igting sa ibabaw ay maaari ding ituring bilang trabaho na kinakailangan upang mapataas ang haba ng yunit ng tabas ng libreng ibabaw:

kung saan ang ΔL ay ang pagtaas sa haba ng tabas ng libreng ibabaw, m;

σ - pag-igting sa ibabaw, N / m.

Dahil sa pag-igting sa ibabaw, sa kawalan ng mga panlabas na puwersa, ang likido ay tumatagal ng hugis ng isang bola, na tumutugma sa pinakamababang lugar sa ibabaw at, samakatuwid, sa pinakamaliit na halaga ng libreng enerhiya sa ibabaw. Ang sorption ay isa sa mga paraan upang mapababa ang libreng surface energy.

Sorption(mula sa Latin na sorbeo - sinisipsip ko) - pagsipsip ng isang solid o likido ng isang sangkap mula sa kapaligiran. Ang sumisipsip na katawan ay tinatawag na sorbent, ang sangkap na hinihigop nito ay tinatawag na sorbate (o sorbtiv). Nakikilala ang pagsipsip ng isang sangkap sa pamamagitan ng buong masa ng isang likidong sorbent - ito ay pagsipsip; ang ibabaw na layer ng isang solid o likidong sorbent ay adsorption.

Pagsipsip - ang pagsipsip ng mga sangkap mula sa pinaghalong gas ng mga likido. Sa teknolohiya, ang pagsipsip ay karaniwang ginagamit upang kunin ang isang bahagi mula sa pinaghalong gas. Ang pagsipsip ay nagpapabuti sa pagtaas ng presyon at pagbaba ng temperatura.

Ang adsorption ay ang proseso ng konsentrasyon ng isang sangkap mula sa dami ng mga phase sa kanilang interface.

Ang adsorbent ay isang substance na may kakayahang mag-adsorbing ng isa pang substance. Ang isang adsorptive ay isang sangkap na maaaring ma-adsorbed. Ang isang adsorbate ay isang adsorbed substance.

Adsorption.

Sorption

Sorption(mula sa Latin na sorbeo - sumisipsip ako, kumukuha ako) anumang proseso ng pagsipsip ng isang sangkap ( sorbtiva) sa iba ( sorbent), anuman ang mekanismo ng pagsipsip.

Depende sa mekanismo ng sorption, adsorption, absorption, chemisorption at capillary condensation ay nakikilala.

Adsorption

Adsorption ito ay isang proseso na nangyayari sa interface. Nakakaapekto lamang ito sa mga layer sa ibabaw ng mga phase na nakikipag-ugnayan, at hindi nalalapat sa mga malalim na layer ng mga phase na ito.

Ang adsorption ay ang phenomenon ng akumulasyon ng isang substance sa ibabaw ng isa pa. Sa pangkalahatan, ang adsorption ay ang pagbabago sa konsentrasyon ng isang substance sa interface.

Pagsipsip

Pagsipsip, sa kaibahan sa adsorption, ito ay isang prosesong kinasasangkutan hindi lamang ang interface, ngunit ang pagkalat para sa buong dami ng sorbent.

Ang isang halimbawa ng proseso ng pagsipsip ay ang paglusaw ng mga gas sa isang likido.

Chemisorption

Chemisorption ay tinatawag na pagsipsip ng isang sangkap ng isa pa, na sinamahan ng kanilang pakikipag-ugnayang kemikal.

Capillary condensation

Capillary condensation- pagkatunaw ng singaw sa mga capillary, siwang o pores sa mga solido.

Ang phenomenon ng condensation ay iba sa physical adsorption.

Adsorption

Tandaan mo yan adsorption ay tinatawag na phenomenon ng akumulasyon ng isang substance sa ibabaw ng isa pa. Sa pangkalahatan, adsorption ang pagbabago sa konsentrasyon ng isang sangkap sa interface ay tinatawag.

Adsorption nangyayari sa anumang interface at maaaring ma-adsorbed ang anumang substance.

Adsorption equilibrium, ibig sabihin. ang equilibrium distribution ng matter sa pagitan ng boundary layer at ang magkadugtong na mga phase ay isang dynamic na equilibrium at mabilis na naitatag.

Adsorption bumababa kasabay ng pagbaba ng temperatura.

Ang hinihigop na sangkap pa rin sa dami ng bahagi ay tinatawag adsorptive hinihigop ng - mag-adsorbate... Ang sangkap sa ibabaw kung saan nangyayari ang adsorption - adsorbent.

Adsorption ay isang prosesong nababaligtad. Ang reverse adsorption process ay tinatawag desorption.

Ang pag-alis ng mga adsorbed substance mula sa mga adsorbents gamit ang mga solvent ay tinatawag elution.

Makilala molekular at ion adsorption... Ang pagkakaibang ito ay nangyayari depende sa kung ano ang na-adsorbed - mga molekula o mga ion ng sangkap.

Adsorption sa ibabaw ng mga likido

Ang mga particle ng mga sangkap na natunaw sa mga likido ay maaaring ma-adsorbed sa ibabaw ng mga likido. Adsorption sinasamahan ang proseso ng paglusaw, na nakakaimpluwensya sa pamamahagi ng mga particle ng solute sa pagitan ng ibabaw na layer ng solvent at ng panloob na dami nito.

Alinsunod sa pangalawang batas ng thermodynamics, ang enerhiya sa ibabaw ng mga likido ay may posibilidad na pinakamababa. Sa mga purong solvents, ang enerhiya na ito ay nababawasan sa pamamagitan ng pag-urong sa ibabaw.

Sa mga solusyon, ang enerhiya sa ibabaw ay maaaring bumaba o tumaas dahil sa pagbabago sa konsentrasyon ng mga particle sa ibabaw na layer ng likido.

Gibbs napag-alaman na ang pamamahagi ng sangkap na natunaw sa likido ay nangyayari sa paraang makamit ang pinakamataas na pagbaba sa pag-igting sa ibabaw.

Iminungkahi din niya ang isang equation na tumutukoy sa halaga ng adsorption G, iyon ay, isang labis ng isang sangkap na naipon sa 1 cm 2 ng ibabaw na layer, na may kapal na humigit-kumulang isang molekula, kung ihahambing sa nilalaman ng sangkap na ito sa parehong dami sa loob ng likido.

saan Δσ - isang pagbabago sa pag-igting sa ibabaw na tumutugma sa isang pagbabago sa konsentrasyon ΔC.

Ang magnitude Δσ / ΔС tinawag aktibidad sa ibabaw.

Kaya naman, adsorption G depende sa mga halaga ng aktibidad sa ibabaw at konsentrasyon ng sangkap C.

Kung sa kasong ito ang pag-igting sa ibabaw ay bumababa, pagkatapos ay ang adsorption G Mayroon itong positibong halaga.

Positibong adsorption. Mga surfactant.

Kung mas pinababa ng substansiya ang pag-igting sa ibabaw, mas maiipon ito sa layer ng ibabaw.

Ang konsentrasyon ng solute sa ibabaw na layer ay magiging mas mataas kaysa sa natitirang dami ng likido. Ang magreresultang pagkakaiba sa konsentrasyon ay hindi maiiwasang magdulot ng diffusion, na ididirekta mula sa ibabaw na layer patungo sa likido at magiging isang balakid para sa kumpletong paglipat ng lahat ng natunaw na particle sa ibabaw na layer. Ang isang mobile adsorption equilibrium ay itatatag sa pagitan ng dissolved substance sa ibabaw na layer at ang natitirang dami ng likido.

Ang adsorption na sinamahan ng akumulasyon ng isang sangkap sa ibabaw na layer, ay tinatawag na positibo. Ang limitasyon nito ay ang kumpletong saturation ng ibabaw na layer na may adsorbed substance.

Ang mga positibong adsorbed na sangkap ay tinatawag din mga surfactant (Surfactant). Sa may tubig na mga solusyon, ang papel Surfactant Ang ov ay lalaruin ng mga substance na may mataba at diphilic na kalikasan (mga taba, karamihan sa mga fatty acid, ketone, alkohol, kolesterol, atbp.).

Negatibong adsorption. Mga sangkap na hindi aktibo sa ibabaw.

Kung ang solute ay nagpapataas ng pag-igting sa ibabaw, pagkatapos ay itutulak ito palabas ng ibabaw na layer patungo sa adsorbent. Ang adsorption na ito ay tinatawag negatibo.

Ang limitasyon ng negatibong adsorption ay ang kumpletong pag-aalis ng adsorptive mula sa ibabaw na layer patungo sa adsorbent (solvent).

Bilang resulta ng pagkakaiba sa konsentrasyon magaganap ang diffusion, na ididirekta sa ibabaw na layer. Samakatuwid, palaging may tiyak na halaga ng adsorptive sa ibabaw na layer.

Ang mga sangkap na lubhang nagpapataas ng pag-igting sa ibabaw ay halos hindi nakapaloob sa ibabaw na layer ng mga dilute na solusyon. Tanging ang isang makabuluhang pagtaas sa konsentrasyon ng naturang mga solusyon ay humahantong sa pag-aalis ng mga kapansin-pansing halaga ng isang dissolved substance sa ibabaw na layer, na sinamahan ng isang pagtaas sa pag-igting sa ibabaw.

Ang mga negatibong adsorbed na sangkap ay tinatawag hindi aktibo sa ibabaw.

Adsorption at pag-igting sa ibabaw ng mga biological fluid

Ang negatibo at positibong adsorption ng iba't ibang mga sangkap sa dugo at protoplasm ng mga selula ay napakahalaga para sa metabolismo sa mga buhay na organismo.

Ang pag-igting sa ibabaw ng mga biological fluid ay makabuluhang sa ibaba kaysa tubig. Samakatuwid, ang mga hydrophobic substance, tulad ng mga fatty acid, steroid, ay maiipon sa mga dingding ng mga daluyan ng dugo, mga lamad ng cell, na nagpapadali sa kanilang pagtagos sa pamamagitan ng mga lamad na ito.

Para sa adsorption mula sa may tubig na mga solusyon, ang pagkakaroon ng polar ( hydrophilic) at non-polar ( hydrophobic) mga pangkat.

Kaya, sa butyric acid molecule mayroong isang polar group UNSD at isang hydrophobic hydrocarbon chain:

Ang mga molekula na nagtataglay ng parehong uri ng mga grupo sa parehong oras ay tinatawag diphilic.

Sa isang amphiphilic molecule na may maikling hydrophobic chain mananaig mga katangian ng hydrophilic, samakatuwid, ang mga naturang molekula ay natutunaw nang mabuti sa tubig, na negatibong na-adsorbed.

Sa pagpapahaba ng kadena ng hydrocarbon, ang mga hydrophobic na katangian ng mga molekula ay pinahusay at bumababa ang kanilang tubig solubility.

Dahil dito, ang mga surfactant ay kinabibilangan ng mga sangkap ng isang amphiphilic na istraktura na may mas mababang pag-igting sa ibabaw kaysa sa isang solvent, at ang pagkatunaw nito ay humahantong sa positibong adsorption, na nagdudulot ng pagbaba sa pag-igting sa ibabaw.

Ang mga surfactant ay may kabaligtaran na mga katangian.

Kasabay ng isang pagtaas sa mga hydrophobic na katangian ng mga molekula, ang kanilang aktibidad sa ibabaw ay tumataas. Kaya, ang pagpapahaba ng kadena sa homologous na serye ng mga fatty acid, alkohol, amine, atbp. ng radical –CH2– pinapataas ang kanilang kakayahan sa positibong adsorption sa mga dilute na solusyon sa 3.2 beses(Pamumuno ng Traube-Duclos).

Ang mga molekula ng mga sangkap na may nangingibabaw na mga katangian ng hydrophobic (mga fatty acid na may mataas na molekular na timbang, atbp.) Ay matatagpuan pangunahin sa ibabaw ng tubig, na bumubuo ng mga pelikula sa ibabaw.

Sa isang maliit na halaga ng naturang mga molekula, ang isang ibabaw na pelikula ay hindi nabuo. Kung mayroong maraming mga molekula, kung gayon ang mga ito ay nakaayos sa isang maayos na paraan, isa sa tabi, at ang kanilang mga hydrophobic na bahagi ay nakausli sa ibabaw ng ibabaw ng tubig, na bumubuo ng tinatawag na Langmuir palisade.

1 - random na pag-aayos ng mga amphiphilic molecule;
2 - Langmuir's picket fence;
3 - labis na mga molekula;
4 - hydrophilic na bahagi ng mga molekula;
5 - hydrophobic na bahagi ng mga molekula;

Pang-ibabaw na pelikula ay nabuo sa pamamagitan ng isang monomolecular layer ng mga molekula, na ang bawat isa ay sumasakop sa isang tiyak na lugar sa ibabaw ng tubig. Ang kapal ng layer at ang lugar na inookupahan ng bawat molekula ay maaaring kalkulahin.

Kaya, ang mga molekula ng fatty acid na may isang polar group (butyric, valeric, capric acid, atbp.) ay sumasakop sa isang lugar sa ibabaw ng tubig
21 10 -16 cm 2, anuman ang haba ng hydrocarbon chain.

Ang mga fatty acid na may dalawang polar group (halimbawa, oleic acid) ay sumasakop sa isang lugar nang dalawang beses na mas malaki, at ang mga molekula na may tatlong polar group (halimbawa, tristearin) ay sumasakop ng tatlong beses sa lugar, atbp.

Sa labis na sangkap na may higit na hydrophobic na mga katangian, ang mga molekula nito ay matatagpuan sa itaas ng molecular film.

Decompression sickness

Ang pagbuo ng mga ibabaw na pelikula ay kadalasang nagpapahirap sa proseso ng pagsasala.

Sa air-water interface, ang isang surfactant ay maaaring i-adsorbed sa mga bula ng hangin sa solusyon. Ang pelikula ng sangkap na ito ay bumubuo, kumbaga, isang shell sa paligid ng bula. Ang gayong bula, kapag itinulak sa makitid na mga pores sa filter, ay hindi nagagawang mag-deform nang husto at samakatuwid ay maaaring makabara ng mas malalaking butas sa filter kaysa sa isang bubble na walang pelikula.

Ang mga maninisid na nagtatrabaho sa napakalalim kung minsan ay nakakaranas ng tinatawag na decompression sickness... Ang hangin ay ibinibigay sa kanilang mga spacesuit sa ilalim ng presyon at, samakatuwid, isang mas mataas na halaga ng mga gas na natutunaw sa dugo ng mga diver.

Kapag mabilis kang tumaas sa ibabaw, ang presyon sa mga suit ay bumaba nang husto, at isang makabuluhang proporsyon ng mga gas ng dugo ay inilabas sa anyo ng mga bula, kung saan nabuo ang isang surface film ng mga surfactant na nasa dugo.

Ang mga bula ng gas ay bumabara sa maliliit na sisidlan sa iba't ibang mga tisyu at organo, na humahantong sa malubhang karamdaman o pagkamatay ng isang tao.

Ang isang katulad na patolohiya ay maaaring lumitaw bilang isang resulta ng isang matalim na pagbaba sa presyon ng atmospera sa panahon ng depressurization ng mga suit ng mga piloto at mga cabin ng sasakyang panghimpapawid sa panahon ng mga high-altitude na flight.

Para sa paggamot ng decompression sickness, ang pasyente ay inilalagay sa isang silid ng presyon, kung saan nalikha ang malaking presyon. Ang mga bula ng gas ay natutunaw muli sa dugo. Sa paglipas ng ilang araw, ang presyon sa silid ng presyon ay dahan-dahang nababawasan. Sa panahong ito, ang labis na gas mula sa dugo ay inaalis nang dahan-dahan sa pamamagitan ng mga baga nang hindi lumilikha ng mga bara.

Solid adsorption

Ang mga solid ay maaaring mag-adsorb ng mga gas at singaw, pati na rin ang mga molekula at ion ng mga natunaw na sangkap.

Ang likas na katangian ng mga puwersa na nagdudulot ng adsorption

Ang adsorption sa solids ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng force fields of attraction na nagmumula dahil sa hindi balanseng bonds sa crystal lattice.

Sa mga nakausli na lugar ng solid adsorbent (sa mga aktibong site), ang adsorption ay lalong malakas. Kaya mga protrusions sa kaunting karbon 4.5 beses mas intensively adsorb oxygen, kaysa sa mga grooves sa ibabaw nito.

Ang mga puwersa ng adsorption ay binubuo ng mga puwersa ng interaksyon ng valence(kemikal) at mas mahina van der Waals(pisikal). Ang papel ng pareho sa iba't ibang mga kaso ng adsorption ay iba. Kaya, sa pinakadulo simula ng adsorption ng karamihan sa mga gas, kapag ang kanilang presyon ay mababa, ang kemikal na adsorption ay sinusunod. Sa pagtaas ng presyon, nagbibigay ito ng paraan sa isang pisikal, na pangunahing tumutukoy sa adsorption ng mga gas.

Ang mga puwersa ng adsorption ay maaaring masyadong malaki. Kaya, para sa kumpletong pag-alis ng mga adsorbed na molekula ng tubig mula sa salamin, dapat itong malakas na pinainit sa isang vacuum.

Mga adsorbent nagtataglay ng makapangyarihang mga patlang ng puwersa ay ganap na natatakpan ng mga adsorbed na particle. Sa hindi gaanong kahalagahan ng mga puwersa ng adsorption, tanging ang mas aktibong mga sentro lamang ang natatakpan ng mga adsorbed na particle.

Ang adsorption ay naiimpluwensyahan hindi lamang ng likas na katangian ng adsorbent, kundi pati na rin ng adsorptive. Kaya, sa solid adsorbents ang mga gas na iyon ay mas malakas na na-adsorbed, na mas madaling matunaw, i.e. na ang kritikal na temperatura ay mas mataas.

Reversibility ng adsorption

Adsorption kumakatawan nababaligtad na proseso... Ang mga adsorbed na particle ay hindi nananatiling hindi gumagalaw. Ang mga ito ay pinananatili sa adsorbent sa loob lamang ng daan-daang at ika-1000 ng isang segundo at, kapag na-desorbed, ay pinapalitan ng mga bagong particle. Bukod dito, hindi sila mahigpit na naayos sa adsorbent, ngunit maaaring lumipat sa ibabaw nito. Bilang isang resulta, ito ay itinatag dynamic na adsorption equilibrium sa pagitan ng libre at adsorbed na mga particle.

Rate ng adsorption

Ang rate ng adsorption ay napakahalaga para sa praktikal na paggamit ng iba't ibang mga adsorbents.

Halimbawa, sa isang gas mask, ang hangin na dumadaan sa kahon ay dapat na napakabilis na malinis ng mga impurities ng mga nakakalason na sangkap, na posible lamang sa mataas na bilis ng mga proseso ng adsorption.

Dapat itong ituro na ang activate carbon sa isang gas mask ay gumaganap ng papel na hindi lamang isang adsorbent para sa isang bilang ng mga nakakalason na sangkap, kundi pati na rin isang katalista para sa mga reaksyon ng agnas ng ilan sa kanila.

Sa partikular, ang activated carbon ay nag-catalyze sa hydrolysis ng phosgene:

COCl2 + H2 O = HCl + CO2.

Pagtaas ng temperatura binabawasan ang pisikal na adsorption, adsorption, dahil pinapataas nito ang paggalaw ng mga molekula sa layer ng adsorption, ang oryentasyon ng mga adsorption na molekula ay nabalisa, i.e. tumataas ang desorption.

Sa kabilang banda, ang pagtaas ng temperatura ay nagpapataas ng enerhiya ng mga adsorbed na particle, na pinahuhusay ang adsorption ng kemikal.

Dahil dito, sa ilang mga kaso, ang pagtaas ng temperatura ay nagpapabuti sa desorption, sa iba pa - nagpapataas ng adsorption.

Kaya, para sa karamihan ng mga gas, ang pagtaas ng temperatura ay bumababa sa adsorption. Kasabay nito, ang pagtaas ng temperatura mula -185 hanggang + 20 ° С ay nagdaragdag ng adsorption ng oxygen sa pamamagitan ng platinum ng isang kadahilanan ng 10, dahil pinatataas nito ang adsorption ng kemikal.

Pagtaas ng presyon ang mga gas at singaw ay nagpapataas ng adsorption.

Capillary condensation

Sa adsorption ng mga singaw, ang tinatawag na capillary condensation umaagos sa karbon at iba pang buhaghag na adsorbents.

Ang likidong condensed sa mga capillary ay bumubuo malukong meniskus, kung saan ang singaw ay puspos sa mas mababang presyon kaysa sa ibabaw ng patag na ibabaw. Pinatataas nito ang paghalay ng mga singaw sa mga adsorbent na capillary.

Ang condensation ng capillary ay lalo na binibigkas sa mga madaling tunaw na gas.

Chemisorption

Sa panahon ng chemisorption, ang sangkap ay pumapasok sa isang kemikal na reaksyon sa adsorbent, Halimbawa:

O2 + 2Cu = 2CuO.

Kung bagong nabuo sa chemisorption Dahil ang mga molekula ay nagkakalat nang malalim sa adsorbent substance, ang pagkamit ng sorption equilibrium ay nangyayari nang mas mabagal, dahil ito ay nakasalalay sa rate ng pagsasabog.

Kung sa chemisorption lumilitaw ang mga nondiffusing molecule sa ibabaw ng sorbent, i.e. ang isang pelikula ay nabuo, pagkatapos ay bumagal ito at sa huli ay huminto sa proseso ng chemisorption.

Kaya, ang isang aluminyo na plato, na sumisipsip ng oxygen, ay natatakpan ng isang pelikula ng aluminyo oksido, na mabilis na huminto sa proseso ng chemisorption:

4Al + 3O2 = 2Al2 O3.

Chemisorption tulad ng anumang kemikal na reaksyon, maaari itong maging exo- o endothermic... Dahil dito, ang pagtaas ng temperatura ay nagpapabuti sa ilang mga proseso ng chemisorption at nagpapahina sa iba.

Imposibleng ganap na makilala ang pagitan ng adsorption at chemisorption. Karaniwan ang dalawang prosesong ito ay tumatakbo nang magkasama.