Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные теории адсорбции





Имеется несколько теорий объясняющие физическую и химическую адсорбции.

Рассмотрим первую из них: Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.

Отметим основные положения этой теории.

1. Адсорбция мономолекулярна и локализована.

2. Адсорбция происходит не на всей поверхности твердого тела, а только на активных центрах адсорбции. Такими центрами являются пики и возвышения, имеющиеся даже на самой гладкой поверхности (тонко отполированное зеркало имеет выступы на поверхности – до 3 ∙107 см).

3. Один активный центр может адсорбировать только одну молекулу, в результате образуется мономолекулярный слой.

4. Адсорбированные молекулы удерживаются активными центрами только в течение определенного промежутка времени. Через некоторое время молекулы отрываются от поверхности адсорбента и переходят в газовую фазу. Взамен этих молекул активные центры могут адсорбировать новые молекулы, которые в свою очередь десорбируются и т.д., то есть имеется равновесие: десорбция ↔ адсорбция.

Исходя из приведенных положений, Ленгмюр дал общее уравнение адсорбции(для газов):

Г = Г , где Г – количество газа адсорбированного 1г адсорбента или 1см2 его поверхности;

Г - максимальное количество газа, которое может адсорбировать 1г адсорбента (1см2 его поверхности) при данной температуре;

К – константа адсорбированного равновесия;

Р – равновесное давление газа.

 

Уравнение 1,выраженное через степень заполнения (θ):

θ = КР/(1+КР) (2)

Саму степень заполнения определяют: θ = (3)

Для растворов уравнение Ленгмюра имеет вид:

Г= × (4), где С- равновесная концентрация адсорбированного вещества в растворе.

Более строгим уравнением адсорбции служит уравнение:

Р = (5), где К – константа, учитывающая силы притяжения между молекулами адсорбата.

С помощью теории мономолекулярной адсорбции можно описать ступенчатую адсорбцию, изотерма которой выглядит следующим образом:

А

II

I

(1) Р

Такой характер объясняется, если принять, что на поверхности адсорбента имеются группы активных центров, резко отличающихся по своей активности.

Так I ступень – отвечает заполнению более активных центров;

II ступень – заполнению следующих по активности центров.

Данное уравнение Ленгмюра можно использовать только при условии, что адсорбция вещества сопровождается образованием мономолекулярного слоя. Это условие выполняется достаточно строго при хемосорбции и физической адсорбции газов при небольших давлениях и температурах выше критической.

Встречаются и S – образные изотермы, на которых нет участка, параллельного оси давлений, и отвечающего насыщению поверхности адсорбента молекулами адсорбтива. В связи с необходимостью объяснения характера таких изотерм возникла потребность в других теориях.

А

II

А

А max I

P

Теория полимолекулярной адсорбции Поляни.

В точке А изотерма, показанная на рис.2 круто поднимается к верху, это указывает на то, что связывание адсорбтива с адсорбентом после образования молекулярного слоя не прекращается.

Для объяснения этого Поляни в 1915г. Предложил теорию полимолекулярной адсорбции (особенно пригодна при адсорбции паров на твердых телах называемой потенциальной).

Основные положения теории Поляни:

1) Адсорбция обусловлена за счет физических сил;

2) На поверхности адсорбента нет активных центров, а адсорбционные силы действуют вблизи поверхности и образуют около этой поверхности непрерывное силовое поле;

3) Адсорбционные силы действуют на сравнительно большие расстояния, превышающие размеры отдельных молекул адсорбтива и поэтому можно говорить о существовании у поверхности адсорбента адсорбционного объема, которой заполняется молекулами адсорбтива;

 

Рис. Схема адсорбционного объема по теории Поляни.

 

Θ0

Θ1

Θ2

Адсорбц. Θ3

объем θ4 (макс)

 

 


θ – адсорбционный потенциал – работа, совершаемая против адсорбционных сил при перемещении 1 моля адсорбтива (пара) из данной точки поля в газовую фазу;

Θ1, Θ2, Θ3!!!!!!!- поверхности с одним и тем же адсорбционным потенциалом, поэтому она называется потенциальной адсорбцией.

ℓ - расстояние от поверхности.

4) Действие адсорбционных сил по мере удаления от поверхности уменьшается и на некотором расстоянии становится равным нулю;

5) Притяжение данной молекулы поверхностью адсорбента не зависит от наличия в адсорбционном пространстве других молекул;

6) Адсорбционные силы не зависят от температуры и, следовательно, с изменением температуры адсорбционный объем не изменяется;

7) Под воздействием адсорбционного поля возникает возможность образования нескольких слоев молекул адсорбата. Наибольшее притяжение и сжатие испытывает первый адсорбционный слой; газообразные продукты в нем конденсируются в жидкость.

Данная теория позволяет описать адсорбцию на пористых адсорбентах и качественно объяснить характер S-образной изотермы. Но эта теория не привела к выводу уравнение, описывающего эту изотерму. Следует отметить также, что обе теории (Ленгмюра и Поляни) ограничены в применении. В зависимости от природы адсорбента и адсорбтива, от условий адсорбции – в одних случаях применима одна, в других – другая.

Делались попытки обобщить представления Ленгмюра и Поляни, и описать изотермы различной формы с помощью одного уравнения.

Такая теория была Б рунауэр

Разработана в 40- Э ммет Теория БЭТ

Х годах 20 века Т еллер

Схема теории БЭТ:

 

 

 


 

 

 


- молекулы адсорбтива в первом слое;

 

- молекулы адсорбтива в последующих слоях;

- активные центры адсорбента.

Основные положения:

1) На поверхности адсорбента имеются активные центры, каждый из которых удерживает одну молекулу.

2) Молекулы первого слоя являются активными центрами для молекул второго слоя, во втором – для третьего и т.д.

3) Молекулы удерживаются в адсорбционных слоях за счет дальнодействующих сил физической природы, то есть химическое взаимодействие отсутствует.

4) Молекулы в адсорбционных слоях друг с другом не взаимодействуют.

Предполагая многослойную адсорбцию ученые вывели уравнение:

 

 

где V-общий объем адсорбированного газа;

Vm – объем адсорбированного газа, если вся поверхность адсорбента покрыта сплошным мономолекулярным слоем;

P – равновесное давление адсорбированного газа;

Ps – давление насыщения пара;

С - константа при данной температуре.

Согласно данному уравнению зависимость () от ()

на графике дает прямую линию с тангенсом угла наклона ()

 

 







Дата добавления: 2015-03-11; просмотров: 3151. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...


Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...


Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

В теории государства и права выделяют два пути возникновения государства: восточный и западный Восточный путь возникновения государства представляет собой плавный переход, перерастание первобытного общества в государство...

Закон Гука при растяжении и сжатии   Напряжения и деформации при растяжении и сжатии связаны между собой зависимостью, которая называется законом Гука, по имени установившего этот закон английского физика Роберта Гука в 1678 году...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Выработка навыка зеркального письма (динамический стереотип) Цель работы: Проследить особенности образования любого навыка (динамического стереотипа) на примере выработки навыка зеркального письма...

Словарная работа в детском саду Словарная работа в детском саду — это планомерное расширение активного словаря детей за счет незнакомых или трудных слов, которое идет одновременно с ознакомлением с окружающей действительностью, воспитанием правильного отношения к окружающему...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия