Коллоидная химия - страница 14
е) определите площадь, занимаемую одной молекулой спирта в поверхностном слое.
9. Сравните поверхностную активность этанола и н-бутанола в водных растворах одинаковой концентрации.
10. Изотерма адсорбции ПАВ описывается уравнением Ленгмюра
11. Предельная адсорбция пропионовой кислоты равна
Закончив изучение главы 3, вы должны
1) знать:
• понятия "поверхностно-активные" и "поверхностно-инактивные" вещества, "поверхностная активность";
• от чего зависит поверхностная активность ПАВ;
• сущность теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра;
• уравнения Гиббса, Шишковского, Ленгмюра, Фрумкина, какие зависимости каждое из них выражает;
2) уметь:
• строить изотерму поверхностного натяжения и определять графически поверхностную активность;
• рассчитывать поверхностную активность по уравнению Гиббса;
• рассчитывать поверхностное натяжение по уравнению Шишковского;
• строить изотерму гиббсовской адсорбции и определять предельную адсорбцию ПАВ;
• исходя из предельной адсорбции рассчитывать поперечный размер и длину молекул .
2.4.
ГЛАВА 4. АДСОРБЦИЯ ГАЗОВ И ПАРОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
На поверхности твердых тел при их контакте с газом или паром происходит положительная адсорбция, т.е. в условиях равновесия концентрация газа на поверхности выше, чем в объеме системы.
2.4.1.
ОСОБЕННОСТИ АДСОРБЦИИ ГАЗА ИЛИ ПАРА НА ТВЕРДОМ АДСОРБЕНТЕ
1. Поверхность твердого тела, в отличие от поверхности жидкости, имеет сложный, неоднородный характер. Даже полированное зеркало имеет на поверхности выступы размерами до
2. Адсорбция происходит не на всей поверхности, а лишь на активных центрах.
3. Адсорбция кинетически обратима - наряду с адсорбцией газа происходит его десорбция. Адсорбционное равновесие устанавливается очень быстро. Молекула газа считается адсорбированной, если она находится в поверхностном слое в течение определенного времени, называемого временем адсорбции
В зависимости от природы адсорбционных сил адсорбция газов и паров может быть физической и химической (см. параграф 2.2.5).
С повышением температуры физическая адсорбция уменьшается, так как возрастает интенсивность теплового движения молекул газа, стремящихся равномерно распределиться по всему объему системы. Это приводит к уменьшению времени адсорбции, а следовательно, к уменьшению количества адсорбированного вещества.
При хемосорбции молекулы адсорбата образуют с адсорбентом химические соединения. Хемосорбция может быть поверхностной (химическая реакция протекает только в пределах поверхностного слоя). Например, при адсорбции кислорода на поверхности алюминия происходит реакция:
в результате которой алюминий покрывается прочной оксидной пленкой.
Хемосорбция может быть и объемной, когда слой вещества, образовавшегося в результате реакции на поверхности, не препятствует дальнейшему проникновению газа в объем твердого адсорбента, например:
Хемосорбция, в отличие от физической адсорбции, является необратимой.
Обычно имеют место промежуточные случаи, когда основная масса адсорбированного вещества связана с адсорбентом сравнительно слабо, а следы его связаны прочно и могут быть удалены лишь путем длительного прогревания и откачивания. Водород на никеле при низких температурах адсорбируется физически ввиду малой скорости химической реакции, но при повышении температуры начинает протекать адсорбция с заметной энергией активации по типу химических реакций.
4. Поверхность адсорбента часто бывает пористой. Наличие пор приводит к тому, что адсорбция сопровождается капиллярной конденсацией.
5. Наряду с адсорбцией, представляющей собой поверхностный процесс, может происходить поглощение газа или пара всем объемом твердого тела (например, поглощение водорода металлическим палладием или платиной). Это явление называется адсорбцией.
