По состояния адсорбированного слоя

а) локализованная (сопровождается значительной потерей степеней свободы, адсорбата);

б) нелокализованная (сопровождается потерей одной степени свободы).

Типы взаимодействия адсорбент-адсорбат

Между адсорбентом и адсорбатом могут возникать следующие силы:

1. электрокинетические силы – дисперсионные силы, вызванные движение

Е_д=-3/4*hv₀ɑ²/z⁶ ,

где ɑ - поляризуемость адсорбированной молекулы; v₀ – частота колебаний адсорбированной молекулы.

2. Электростатические – ориентационные и индукционные силы

Е_ор=-µ₁µ₂/z³

µ₁µ₂ - дипольные моменты;

µ=l*q.

Здесь имеет место адсорбция полярных молекул на поверхности, например Н₂О на ВаCl₂;

3. Индукционные силы обусловлены появление у адсорбированных молекул наведенных поверхностью адсорбента или наоборот

Е_инд=2ɑµ/z⁶;

4. Водородная связь;

5. Переферическое сосредоточение электронной плотности (π – связь).

Эксперементальные методы изучения адсорбции

На границе: газ – твёрдое тело.

Эксперементальные методы изучения адсорбции на границе газ – твёрдое тело:

Очистка поверхности твёрдое тела:

1)Методы связанные с образованием чистой поверхности

а) напыление, раскалывание в вакууме;

б) дробление чистой поверхности;

2) Термообработка в вакууме;

3) электронная или ионная бомбардировка;

4) очистка под действием электрического тока, фотооблучение образца.

Методы исследования адсорбционной способности адсорбента:

1) Статические (V_{адсорбата} постоянен):

Принципиальная схема (объёмный метод)

Реакционная колба à	Измерительная часть (манометр)à	Система получения очистки и хранения газа
Реакционная колба à	Насосная часть à	Система получения очистки и хранения газа

Объёмный метод основан на измерении давления газа адсорбата до соприкосновения с адсорбентом и после него. Количество адсорбированного газа находят по разности количества молей А.

pV=nRT, n₀=pV/RT,

где n₀- количество адсорбата до соприкосновения;

n- количество газа после адсорбции;

V- объём измерительной части;

T- температура в измерительной части;

р- давление в измерительной части.

Для комнатной температуры: n=р_равн(V_{изм.части}+V_{реакц.колбы})/RT;

Для Т>Т_комн

n=р_равн*V_{реакц.колбы}/RT+р_равн(V_{изм.части}+V_{реакц.колбы})/RT_комн;

А=n₀-n;

а=А/m; Г=A/(m*S)

m – масса адсорбента;

a – адсорбция, моль/гр;

Г- адсорбция по Гиббсу, моль/м²;

S – удельная поверхность (S_уд=50-500 м²/гр – очень развитая поверхность);

А – количество поглощённых адсорбата.

Весовой метод. Отличие весового от объёмного метода в том, что количество адсорбированного газа определяется по привесу адсорбента. Схема установки для весового метода та же, только чувствительные весы.

2) Динамические методы (V_{адсорбата} изменяются)

- хромотографический вариант термопрограммированной десорбции.

Изобара адсорбции

Можно экспериментально получить зависимость а=f(T) при р=const или с=const. Получаемая кривая называется изобарой адсорбции.

Изотерма и изостера адсорбции

Экспериментально полученная кривая а=f(p,c) при Т=const называется изотермой адсорбции.

Наконец, кривая p=f(T) при a=const изостерой адсорбции.

Физическая адсорбция – адсорбционное взаимодействие, при котором молекулы адсорбата сохраняют свою индивидуальность, а силы адсорбции аналогичны Ван-дер-Ваальсовым.

Химическая адсорбция – адсорбционное взаимодействие, при котором адсорбированная молекула образует химическое соединение.

Физическая и химическая адсорбция

При химической адсорбции атомы ближе к поверхности твёрдого тела, но с большим расстоянием между атомами адсорбата:

∆H_{хим.адс}>∆H_{физ.адс},

Где ∆H_адс – теплота адсорбции указывает на тип адсорбции: физическая или химическая.

Теплота адсорбции – тепловой эффект, сопровождающий явление адсорбции.

∆G=∆H-T/\S

∆G<0, ∆S<0 так как адсорбция самопроизвольный процесс упорядочевания адсорбата, то

∆H_адc<0 – адсорбция экзотермична.

Г.

Дата добавления: 2015-07-11