Содержание
- 2. Это различие вызывает особые поверхностные явления на границе раздела фаз. Для систем, в которых поверхности раздела
- 5. Существование поверхностного натяжения приводит к тому, что система приобретает дополнительную поверхностную энергию σ s. Уменьшить эту
- 6. В результате концентрация этого вещества на поверхности становится больше, чем в объеме газа или раствора, т.е.
- 12. Фундаментальные уравнения для поверхностного слоя. Адсорбционная формула Гиббса Изменение поля молекулярных сил, происходящее в неоднородном поверхностном
- 19. При растворении в воде ряда органических веществ, молекулы которых дифильны, т.е. имеют неполярную группу - углеводородный
- 20. Адсорбция на твердых поверхностях Адсорбционное уравнение Гиббса в принципе применимо для описания адсорбции на границе раздела
- 22. Теория физической адсорбции газов на твердых поверхностях разработана Ленгмюром. По этой теории адсорбция происходит на активных
- 25. Таким образом, вначале адсорбция растет пропорционально концентрации или давлению газа, постепенно этот рост замедляется, и при
- 29. Скачать презентацию
Это различие вызывает особые поверхностные явления на границе раздела фаз. Для
Это различие вызывает особые поверхностные явления на границе раздела фаз. Для
Поверхностные явления представляют большой теоретический и практический интерес. Изучая эти явления можно судить о природе и энергетике межмолекулярных взаимодействий.
Практическое значение поверхностных явлений обусловлено тем, что вещества с высокоразвитой поверхностью широко распространены в природе (почвы, растительные и животные ткани), используются во многих областях производства и техники (наполнители пластмасс, пигменты, твердые смазки, процессы разделения и очистки, гетерогенный катализ, полупроводниковая техника, защита от коррозии, крашение и др.).
Существование поверхностного натяжения приводит к тому, что система приобретает дополнительную поверхностную
Существование поверхностного натяжения приводит к тому, что система приобретает дополнительную поверхностную
Этот путь реализуется в жидкостях – образование сферических капель (площадь сферической поверхности минимальна по сравнению с другой формой при том же объеме), слияние более мелких капель в более крупные (суммарная поверхность уменьшается).
Другой путь уменьшения поверхностной энергии состоит в уменьшении поверхностного натяжения. Например, молекулы твердого тела, находящиеся на его поверхности, притягивают молекулы вещества из соседней газовой или жидкой фазы (раствора).
В результате концентрация этого вещества на поверхности становится больше, чем в
В результате концентрация этого вещества на поверхности становится больше, чем в
Таким образом, адсорбция представляет собой концентрирование вещества на проверхности раздела фаз (твердая – газообразная, твердая – жидкая, жидкая – жидкая, жидкая – газообразная).
Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а вещество, поглощаемое из объемной фазы – адсорбатом.
Природа сил адсорбционных взаимодействий может быть различной – силы Ван-дер-Ваальса (дисперсионные, ориентационные, индукционные взаимодействия), образование водородной связи, донорно-акцепторные взаимодействия, образование химических связей (хемосорбция).
Фундаментальные уравнения для поверхностного слоя.
Адсорбционная формула Гиббса
Изменение поля молекулярных сил,
Фундаментальные уравнения для поверхностного слоя.
Адсорбционная формула Гиббса
Изменение поля молекулярных сил,
Поэтому удобно говорить не о всей внутренней энергии, энтропии и всех числах молей компонентов поверхностного слоя, а лишь об избытках этих величин в поверхностном слое над соответствующими величинами в таких же объемах внутри фаз.
Именно эти избытки энергии, энтропии и чисел молей компонентов характеризуют отличие поверхностного слоя от объемных фаз. Эти избытки могут быть как положительными, так и отрицательными.
При растворении в воде ряда органических веществ, молекулы которых дифильны, т.е.
При растворении в воде ряда органических веществ, молекулы которых дифильны, т.е.
Поэтому такие вещества будут преимущественно выталкиваться из объема на поверхность, т.е. их адсорбция будет положительной (Γ2 > 0), а поверхностное натяжение раствора будет снижаться при повышении концентрации растворенного вещества (dσ/dc < 0).
Вещества, понижающие поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Величина –(dσ/dc) при с→ 0 называется поверхностной активностью.
В гомологическом ряду жирных кислот, спиртов, аминов поверхностная активность увеличивается примерно в три раза при увеличении длины радикала на одну группу –СН2 (правило Дюкло –- Траубе).
Адсорбция на твердых поверхностях
Адсорбционное уравнение Гиббса в принципе применимо для описания
Адсорбция на твердых поверхностях
Адсорбционное уравнение Гиббса в принципе применимо для описания
Это связано с тем, что в уравнение входит зависимость поверхностного натяжения от концентрации, а точное определение поверхностного натяжения возможно лишь для жидкостей. Для твердых поверхностей такие определения являются приближенными, а иногда и вообще невозможны.
В связи с этим для описания адсорбции на твердой поверхности из газовой фазы или жидкости предложено ряд эмпирических уравнений и разработаны иные теоретические подходы.
Теория физической адсорбции газов на твердых поверхностях разработана Ленгмюром.
По этой
Теория физической адсорбции газов на твердых поверхностях разработана Ленгмюром.
По этой
На активном центре может адсорбироваться только одна молекула, т.е. образуется мономолекулярный слой, в связи с чем теорию Ленгмюра называют теорией мономолекулярной адсорбции.
Процесс адсорбции обратим – адсорбированные молекулы могут покидать поверхность, а молекулы из газовой фазы могут адсорбироваться на свободных адсорбционных центрах. При постоянном давлении устанавливается адсорбционное равновесие, при котором скорости обоих процессов равны.
Адсорбционное равновесие можно представить схемой:
молекула газа + адсорбционный центр = адсорбционный комплекс
Таким образом, вначале адсорбция растет пропорционально концентрации или давлению газа, постепенно
Таким образом, вначале адсорбция растет пропорционально концентрации или давлению газа, постепенно
Рис. 1. Зависимость адсорбции от давления