Termodinamikájától adszorpciós folyamatok - studopediya
Alapvető fogalmak és módszerek osztályozása adszorpciós folyamatok.
Adszorpció utal, hogy a jelenség miatt előfordul, hogy a spontán csökken a felületi energia.
Adszorpciós - spontán folyamat reverzibilis vagy irreverzíbilis újraelosztó komponenseknek a heterogén rendszer között, a felületi réteg és a térfogata a homogén fázisban.
A többkomponensű rendszerek a felületi rétegben megy végbe, előnyösen alkatrész, amely erőteljesen csökkenti a határfelületi feszültséget. A egykomponensű rendszerek kialakulását a felületi réteg egy változás szerkezete (meghatározott orientációját az atomok és molekulák, polarizáció), az úgynevezett avtoadsorbtsiey.
Sűrűbb fázis, amely az úgynevezett lokalizált adszorpció kölcsönhatás adszorbens. Anyag terjeszthető térfogata közötti a homogén fázisban, és a felületi réteg, úgynevezett „adszorbeátum”.
Bizonyos esetekben az adszorpciós folyamat visszafordítható. Ebben az esetben, bizonyos körülmények között, része az adszorbeált molekulák eredményeként molekuláris-kinetikai jelenségek átjuthat a felületi réteg a mennyiségét fázis. A fordított folyamat adszorpció, deszorpció hívást.
Osztályozási módszerek adszorpciós folyamatokat.
Osztályozása adszorpciós folyamatok a halmazállapotát a kölcsönható fázisban. Attól függően, hogy az aggregációs állapotától szomszédos fázisokban, a következő típusú adszorpciós folyamatok:
- gáz adszorpciós szilárd adszorbens;
- adszorpciós oldott anyag a határfelületen „szilárd - folyadék” és „folyadék - folyadék”;
- adszorpciója felületaktív a határfelületen „folyékony - gáz” határ.
Osztályozása adszorpciós folyamatok a kölcsönhatás mechanizmusa közötti adszorbens és adszorbátum. Adszorpciós lehet tekinteni, mint a kölcsönhatás a adszorbeátum molekulák az aktív helyek az adszorbens. Mechanizmus szerint az interakció van osztva következő típusú adszorpciós:
1) fizikai (molekuláris) adszorpciós - közötti kölcsönhatás a molekulák az adszorbeátum és a az adszorbens végezzük útján van der Waals erők, hidrogénkötések (nincs kémiai reakciók);
2) kémiai adszorpció (kemiszorpció) - kapcsolódási adszorbeátumot molekulák az aktív helyek az adszorbens az eredménye kémiai reakciók különböző típusú (kivéve az ioncserélő reakciók);
3) ioncserélő adszorpciós (ioncsere) - adszorbeátum újraelosztása közötti anyag az oldat és a szilárd fázis (ioncserélővel) mechanizmusa által ioncserélő reakciók.
Kvantitatív adszorpciós folyamatok leírására alkalmazott két mennyiség.
1) specifikus adszorpció - az összeget (mol) vagy a tömeg (kg) adszorbeátum egységnyi felszínre eső vagy tömegének adszorbens. Rendeltetése - A; dimenziója: mol / m 2 mol / kg, kg / m 2 kg / kg.
2) A Gibbs (feleslegben) adszorpciós - adszorbeátum anyag feleslegét a felületi réteg bizonyos vastagságú képest annak összegét térfogatú homogén fázisban egységnyi felszínre eső vagy tömegének adszorbens. Rendeltetése - D; dimenziója: mol / m 2 mol / kg.
A kapcsolat a abszolút és a felesleges adszorpciós lehet illusztrálni a következő egyenlettel:
ahol a C - egyensúlyi koncentrációja az anyag a fázis térfogata mol / m 3;
h - vastagsága a felületi réteg, hagyományosan feltételezzük, hogy 10 -9 m.
A többkomponensű heterogén rendszerek alatt újraelosztó komponens között a hangerőt a homogén fázisban, és a felületi réteg alábbi egyenlet érvényes a felesleges belső energia a felület:
Hogy minden szempontból az egyenlet az egységnyi területen a felület, ezt kapjuk:
ahol T i = Ni / s - feleslegével i-edik komponense a felületi rétegben, azaz a Gibbs adszorpciós.
Egy egykomponensű rendszer (3.3) formáját ölti:
ahol Gs = Us - T * Ss - Gibbs energia felület vagy munkahelyteremtés egységnyi felszínre eső;
m * T - tömítés anyaga adszorbeált anyagot a felületi rétegben.
Haladva (3.4) képlet azt a következtetést lehet levonni, hogy az adszorpció során művelet létrehozásához a felület áll képződésének munkafelület (összetartó szakadás kötéseket tömbfázisban adszorbeátumot) és tömítőanyag a felületi rétegben.
A dinamikus egyensúly közötti adszorbens és adszorbátum Gibbs energia változás egy heterogén rendszer # 916; G = 0, termodinamika adszorpciós eljárás által leírt egyenlettel, szinkronizált az alapvető Gibbs adszorpciós egyenlet:
Ez az egyenlet univerzális, ahogy igaz minden típusú adszorpciós folyamatok
Különös esetekben a Gibbs adszorpciós egyenlet.
1) Adszorpciós oldatból.
A kémiai potenciálja i-edik komponense során a rendszer az áramlás az adszorpció interfészek „folyékony - szilárd adszorbens” és „folyékony - gáz” egyenletek érvényesek:
km, ahol 0 - kémiai potenciálja az i-edik eleme a rendszer standard körülmények között;
a i - Activity i-edik komponense a rendszer standard körülmények között.
Ennek alapján, Gibbs adszorpciós egyenlet:
A megoldások nem-elektrolitok fogadja a i = a i. akkor:
T i = - egy / R * T * (DS / dc) (3.9)
Az elektrolit oldatok:
ahol c ± - átlagos ion kiindulási koncentrációja az oldatban;
N - sztöchiometrikus arány.
2) Adszorpciós összetevőinek gázfázisú.
Összhangban Mengyelejev-Clapeyron egyenlet:
Ebben a tekintetben a Gibbs egyenlet gáz adszorpciója szilárd adszorbens rögzítik a következő formában:
T i = - F / R * T * (DS / dP) (3.12)
A gyakorlatban ez lehetővé teszi a Gibbs adszorpciós egyenlet szerinti felületi feszültség méréseket különböző értékeket az egyensúlyi koncentrációja a folyékony vagy gáz nyomása kiszámítja az adszorpciós anyagok a határfelületi rétegben, amelynek a felületi feszültsége határozza meg.