Изотерма полимолекулярной адсорбции

Основные положения теории Поляни:

● на поверхности твердых адсорбентов существуют адсорбционные силы, действующие на расстояниях, превышающих размеры молекул адсорбата, в результате чего образуется полимолекулярный слой;

● плотность слоя убывает по мере удаления от поверхности адсорбента.

Основные положения теории Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ)

· на поверхности адсорбента имеется определенное число равноценных в энергетическом отношении активных центров;

· каждая молекула предыдущего слоя представляет собой активный центр для адсорбции молекул следующего адсорбционного слоя;

· взаимодействие соседних адсорбированных молекул в первом и последнем слоях отсутствует;

· предполагается, что все молекулы во втором и более дальних слоях ведут себя подобно молекулам жидкости.

Адсорбированная фаза — цепи молекул, первая из которых связана с поверхностью адсорбента. Цепи энергетически не взаимодействуют между собой

Строение адсорбционного слоя по теории БЭТ

2.2.3. Адсорбция на границе твердое тело — раствор

Процесс осложнен присутствием растворителя. В данном виде адсорбции действуют следующие факторы:

· молекулы растворителя могут конкурировать с молекулами адсорбата за адсорбционные центры;

· молекулы адсобрата взаимодействуют с растворителем;

· возможно электростатическое взаимодействие между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если последний является электролитом.

Процесс зависит от характера взаимодействия адсорбента с растворителем, от природы адсорбата и адсорбента.

Правило выравнивания полярностей (правилоРебиндера):

Вещество может адсорбироваться на поверхности раздела фаз раствор—адсорбент, если его присутствие в межфазном слое уравнивает разность полярностей этих фаз в зоне их контакта.

Влияние природы растворителя (правило Шилова):

Чем лучше растворяется адсорбат в растворителе, тем хуже он адсорбируется твердым адсорбентом; чем хуже растворяется —тем лучше адсорбируется.

Для экспериментального определения зависимости адсорбции от концентрации растворенного вещества используется уравнение:

где с ₀ — исходная концентрация вещества; с_равн. — равновесная концентрация, установившаяся после определенного по времени контакта адсорбента с раствором; V — объем раствора и m — масса адсорбента. Размерность [а] = [моль/кг].

2.2.4. Виды адсорбции на границе твердое тело—раствор

Молекулярная адсорбция — характерна для неэлектролитов и слабых электролитов

Ионная адсорбция — характерна для сильных электролитов:

– эквивалентная — оба иона адсорбируются в эквивалентных количествах (слабые электролиты);

– обменная адсорбция — адсорбция одного из ионов электролита сопровождается одновременным вытеснением с адсорбента эквивалентного количества другого иона того же знака (сильные электролиты);

– избирательная адсорбция — на адсорбенте адсорбируются преимущественно ионы одного типа (сильные электролиты).

Правило избирательной адсорбции (Фаянса—Панета)

На поверхности адсорбента преимущественно адсорбируются ионы, которые или входят в состав вещества адсорбента, или изоморфны его ионам и способны достраивать кристаллическую решетку вещества, или образуют с одним из ионов адсорбента труднорастворимые соединения.

Адсорбционная способность ионов зависит от их заряда и радиуса в гидратированном состоянии:

                   Li⁺ > Na⁺ > K⁺ > Rb⁺ > Cs⁺