Адсорбция на границе раздела твердое тело-газ, твердое теложидкость. Факторы, влияющие на величину адсорбции. Природа сил адсорбционного взаимодействия

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16875
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Адсорбция на границе раздела твердое тело-газ, твердое теложидкость. Факторы, влияющие на величину адсорбции. Природа сил адсорбционного взаимодействия. Уравнение Фрейндлиха, его анализ. Графическое нахождение констант. Изотерма адсорбции Фрейндлиха.

Ответ: При адсорбции газов на твердых телах описание взаимодействия молекул адсорбата и адсорбента представляет собой весьма сложную задачу, поскольку характер их взаимодействия, определяющий характер адсорбции, может быть различным. Поэтому обычно задачу упрощают, рассматривая два крайних случая, когда адсорбция вызывается физическими или химическими силами – соответственно физическую и химическую адсорбцию. Физическая адсорбция возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Она характеризуется обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры, т.е. экзотермичностью, причем тепловой эффект физической адсорбции обычно близок к теплоте сжижения адсорбата (10 – 80 кДж/моль). Таковой является, например, адсорбция инертных газов на угле. Химическая адсорбция (хемосорбция) осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата. Хемосорбция обычно необратима; химическая адсорбция, в отличие от физической, является локализованной, т.е. молекулы адсорбата не могут перемещаться по поверхности адсорбента. Так как хемосорбция является химическим процессом, требующим энергии активации порядка 40 – 120 кДж/моль, повышение температуры способствует её протеканию. Примером химической адсорбции является адсорбция кислорода на вольфраме или серебре при высоких температурах. Адсорбция из растворов – более сложный процесс, чем адсорбция газов. Связано это с тем, что, если газ – однокомпонентная система, то раствор как минимум двухкомпонентен и при адсорбции вместе с растворенным веществом адсорбируются и молекулы растворителя. Количества адсорбированных частиц растворенного вещества и растворителя зависят от их собственной адсорбционной способности и концентрации раствора. При малых концентрациях преобладает адсорбция растворенного вещества, при больших – адсорбция растворителя. Величина адсорбции зависит от природы адсорбента и состояния его поверхности, природы адсорбтива, температуры, концентрации адсорбтива в окружающей среде и природы растворителя (если адсорбтив является растворимым веществом). На практике часто для аналитического описания зависимости адсорбции на твердом адсорбенте от концентрации адсорбтива применяется эмпирическое уравнение Фрейндлиха: для адсорбции газа; для адсорбции из раствора, где β, n – эмпирические коэффициенты, зависящие от природы адсорбтива и температуры. Уравнение Фрейндлиха представляет собой уравнение параболы, поэтому оно описывает не всю изотерму адсорбции, а только ее криволинейный участок. Постоянные уравнения Фрейндлиха определяются на основе опытных данных. Для этого уравнение Фрейндлиха приводят к линейному виду (логарифмируют):  и строят график в координатах который представляет собой прямую (изотерма адсорбции в логарифмических координатах). Тангенс угла наклона равен n, а отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, – lnp. Уравнение Фрейндлиха – эмпирическое уравнение. Поэтому его можно применять для расчета величины адсорбции в том диапазоне равновесных концентраций, для которого найдены значения констант Преимущество – простота в использовании, поэтому часто применяется в инженерных расчетах.