Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии. Балдынова Ф.П - 28 стр.

Уравнение Дюпре - Юнга. Адсорбция на твердой поверхно-                Для дисперсных систем, обладающих избытком сво-
сти. Изотермы адсорбции Фрейндлиха и Ленгмюра. Урав-           бодной поверхностной энергией, характерен процесс ад-
нение БЭТ. Адсорбция на поверхности раздела фаз жид-           сорбции.
кость-газ. Адсорбция поверхностно-активных веществ                    Адсорбция – это самопроизвольное изменение концен-
(ПАВ). Правило Траубе - Дюкло, уравнение Гиббса и его          трации растворенного вещества в поверхностном слое; в
анализ. Уравнение Шишковского. Использование адсорб-           случае ПАВ - увеличение концентрации (положительная
ции в методах очистки воды и растворов.                        адсорбция), а в случае ПИВ – уменьшение(отрицательная
                                                               адсорбция). Вещество, на поверхности которого происходит
                 Методические указания                         адсорбция,- адсорбент, а адсорбирующееся вещество адсор-
     На границе раздела фаз, например жидкости и возду-        бтив (адсорбат).
ха, молекулы вещества в глубине одной из фаз и на ее по-              Накопление молекул на твердом адсорбенте - физиче-
верхности энергетически не равноценны. На молекулу             ская адсорбция описывается уравнением Фрейндлиха и
внутри фазы со всех сторон действует межмолекулярные           Ленгмюра.
силы, уравновешивающие друг друга. А на поверхностную                 Эмпирическое уравнение Фрейндлиха:
молекулу со стороны дисперсной фазы, с одной стороны, и                                Г=n/m = k · c1/a ,            (II-2)
дисперсионной среды с другой действуют силы, разные по         где n ,m –количество адсорбтива (моль) и масса адсорбента
величине. Таким образом, на поверхности дисперсных час-        (кг) соответственно; с – концентрация адсорбтива, кмоль/м3;
тиц появляется избыточная энергия Гиббса (G). Чем больше       k, 1/а - эмпирические коэффициенты.
поверхность раздела, тем больше накопленная поверхност-               Уравнение Фрейндлиха хорошо описывает адсорбцию
ная энергия в межфазном поверхностном слое. Это является       для интервала средних концентраций растворов (или давле-
причиной неустойчивости системы, так как в ней самопро-        ний газа).
извольно могут протекать процессы, направленные всегда                Уравнение Ленгмюра:
на снижение поверхностной энергии путем уменьшения ве-                            α = α∞ · k ·р / (1+ k· р),         (II-3)
                                                                                            2
личины удельной поверхности (например, капля жидкости          где α - адсорбция, моль/м ; α∞ - предельная адсорбция,
всегда стремится принять форму шара, поскольку при дан-        моль/м2; р – равновесное давление адсорбтива в объеме фа-
ном объеме форма шара обладает минимальной поверхно-           зы, граничащей с адсорбентом; k- константа адсорбционно-
стью).                                                         го равновесия.
     Поверхностная энергия прямо пропорциональна пло-                 При р → 0 α = α∞· k·р, при р → ∞ наступает насыще-
щади поверхности(S):                                           ние адсорбционного слоя и α = α∞. Уравнение Ленгмюра
                       G = σ S,                    (II – 1)    хорошо описывает адсорбцию при небольших давлениях
где G-свободная поверхностная энергия, Дж; σ- поверхно-        газа, а также поверхностно-активных молекул из растворов
стное натяжение, Дж\м2; S- поверхность дисперсных частиц       при небольших концентрациях( в этом случае вместо р
(площадь поверхности), м2.                                     пользуются величиной с). По значению α∞ может быть оп-
                                                               ределена важная характеристика твердого адсорбента - ак-

                                                          57   58