8. Адсорбцією називається процес самодовільної зміни концентрації компонента у

поверхневому шарі, порівняно із об'ємом фази.

Зміні концентрації речовини у поверхневому шарі, яка проходить в результаті дії

міжмолекулярних сил, буде перешкоджу-вати тепловий рух молекул, що намагається вирівняти

концентрацію компонента в усіх частинах системи. Внаслідок дії цих протилежних факторів у

системі через деякий час встановлюється адсорбційна рівновага, при якій концентрація

речовини у поверхневому шарі буде більшою (позитивна адсорбція) або меншою (негативна

адсорбція), порівняно з її концентрацією у об'ємі фази.

Речовину, на поверхні якої проходить адсорбція, називають адсорбентом. Речовину,

концентрація якої змінюється у поверхневому шарі, називають адсорбтивом (іноді

адсорбатом). м, на поверхні твердого тіла можуть адсорбуватись речовини, які знижують

його поверхневий натяг. При адсорбції газу на поверхні процес може проходити двояко: або

взаємодія між поверхнею твердого тіла і газом виражена слабо і носить характер, подібний

конденсації газу, або взаємодія виражена сильно і стає подібною хімічній реакції. В першому

випадку процес відбувається внаслідок дії міжмолекулярних сил (орієнтаційний, індукційний та

дисперсійний ефекти) і називається фізичною (

Рівняння Фрейндліха. Перше ніж розглядати теорії,

які встановлюють основні закономірності і дозволяють

розрахувати величину адсорбції при даних значеннях р і Г, зупинимося на емпіричному рівнянні

Фрейндліха:

A=x/m=kp1/n (20.6)

де х — кількість адсорбованої речовини; т — маса адсорбенту; р — рівноважний тиск

газу в системі; k і 1/n — константи.

Для адсорбції із розчину на твердому адсорбенті рівняння Фрейндліха має вигляд:

A=x/m=kc1/n (20.7)

де с — рівноважна концентрація розчину.

Фізичний зміст константи k стає ясним, якщо прийняти р = 1 (або с = 1). k дорівнює

величині адсорбції при рівноважній концентрації (або тиску), рівній 1. Показник 1/n є

правильним дробом (лежить в межах 0,2-1 для адсорбції із газового середовища і 0,1-0,5 для

адсорбції із розчину) і характеризує ступінь наближення ізотерми до прямої.

Константи k і 1/n визначають шляхом підстановки ряду експериментальних значень

адсорбції А при різних рівноважних концентраціях с у лінійну форму рівняння Фрейндліха

lg A = lg k + 1/n lg c.

9. Фізична адсорбція відбувається спонтанно і оборотне. Адсорбтив намагається зайняти

всю поверхню адсорбенту, але цьому заважає процес, зворотний адсорбції, — десорбція,

викликана прагненням до рівномірного розподілу молекул речовини в результаті теплового

руху. Для кожної концентрації адсорбтиву встановлюється динамічна адсорбційна рівновага,

причому достатньо швидко. Теплота фізичної адсорбції має порядок величини теплоти

конценсації газів (~ 10-20 кДж/моль). Із зростанням температури фізична адсорбція

зменшується.

Хімічна адсорбція вибіркова і більш чутлива до хімічної природи адсорбенту і адсорбтиву,

ніж фізична адсорбція. Між адсорбентом і адсорбтивом виникає хімічний зв'язок, і вони

втрачають індивідуальність. Теплоти хемосорбції в більшості випадків високі (~ 100-200

кДж/моль). Швидкість хімічної адсорбції невелика, особливо при низьких температурах. З

підвищенням температури її швидкість збільшується. Хемосорбція в більшості випадків

необоротна. омолекулярного шару адсорбтиву.