Коллоидная химия - страница 9

Особенности химической адсорбции:

1. Необратимость. При десорбции с поверхности уходит поверхностное соединение. Десорбция обусловлена какими-то внешними воздействиями.

Например, адсорбция кислорода на угле:

При нагревании происходит десорбция:

2. Специфичность. Адсорбция происходит, только если возможна химическая реакция.

3. Высокая теплота адсорбции, которая может достигать 800-1000 кДж/моль, т.е. сопоставима с тепловыми эффектами химических реакций.

4. Повышение температуры приводит к увеличению хемосорбции, так как увеличивается скорость химического взаимодействия.

В дальнейшем мы будем рассматривать только физическую адсорбцию и поэтому будем ее называть просто адсорбцией (рис. 2.2 ).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Особенностью дисперсных систем является наличие большой межфазной поверхности. Молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз, вследствие нескомпенсированности действующих на них сил, обладают повышенной энергией. Мерой поверхностной энергии является поверхностное натяжение (), равное термодинамически обратимой изотермической работе, которую необходимо затратить для увеличения площади межфазной поверхности на единицу. Чем сильнее различаются межмолекулярные взаимодействия в граничащих фазах, тем больше поверхностное натяжение.

Любые процессы протекают самопроизвольно, если они сопровождаются уменьшением свободной энергии. Уменьшение свободной поверхностной энергии возможно либо за счет уменьшения величины межфазной поверхности, либо за счет уменьшения поверхностного натяжения. Стремление частиц принять сферическую форму, процессы коагуляции и коалесценции характерны для индивидуальных веществ, поверхностное натяжение которых постоянно. В тех случаях, когда постоянна площадь межфазной поверхности, самопроизвольно происходят процессы адсорбции - накопления в поверхностном слое частиц, понижающих поверхностное натяжение. Различные виды адсорбции будут рассмотрены в следующих главах.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. В чем состоят характерные особенности дисперсных систем?

2. Какова причина возникновения избыточной поверхностной энергии?

3. Что называется поверхностным натяжением? От чего зависит величина ? В каких единицах она измеряется?

4. В чем заключаются причины самопроизвольных поверхностных явлений?

5. Какие поверхностные явления связаны с уменьшением величины межфазной поверхности?

6. Что называется адсорбцией? Чем она обусловлена?

7. Чем можно объяснить тот факт, что деревянную палочку диаметром 1 см сломать легко, а стальной стержень такого же диаметра - практически невозможно?

8. Найдите общую поверхность 1 кг сферических частиц угля, если средний диаметр частиц

9. Удельная поверхность силикагеля равна

10. Поверхностное натяжение на границе ртуть-воздух равно

Изучив главу 2, вы должны знать:

• сущность поверхностного натяжения, почему оно возникает;

• условия самопроизвольного протекания процессов в поверхностном слое;

• сущность процесса адсорбции;

• понятия "избыточная", "абсолютная" и "удельная" адсорбция;

• особенности физической и химической адсорбции.

2.3.

ГЛАВА 3. АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ "ЖИДКИЙ РАСТВОР-ГАЗ"

Этот вид адсорбции заключается в том, что растворенное в жидкости вещество концентрируется на поверхности жидкого раствора на границе с газом.

Особенности таких систем состоят в следующем:

• поверхность жидкости однородна, а следовательно, равноценна для адсорбции;

• молекулы адсорбтива (растворенного вещества) могут свободно передвигаться по поверхности жидкости под действием теплового движения, т.е. они не закреплены жестко с каким-то одним участком поверхности;

• можно пренебречь силовым полем газовой фазы, так как силы взаимодействия в газе пренебрежимо малы.

2.3.1.

ЗАВИСИМОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ОТ ПРИРОДЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА

Измерения поверхностного натяжения растворов показали, что различные растворенные вещества по-разному влияют на поверхностное натяжение растворов.