С. Жайлауов физикалық химия
жүктеу/скачать 2.46 Mb.
|
| Адсорбция құбылысы. Термодинамиканың екінші заңына сәй-кес бос энергия қоры бар системалар сияқты заттардың жанасу шегінде де бос энергия қоры болғандықтан, ол өздігінен осы энергияны азайтуға ұмтылады. Бұл адсорбция және басқа да физикалық құбылыстардың жүруіне тікелей не жанама ықпал етеді екен. Адсорбция дегеніміз екі фазаның жанасу шегіндегі заттар концентрациясының өздігінен өзгеруі немесе әдетте біреуі қатты зат болып келетін екі фазаның жанасу шегіндегі беткі қа-батта бір фаза концентрациясыньщ жоғарылауы. Қалыптасқан терминологияға сәйкес бетіне басқа зат жинақталатынды — ад-сорбент, жинақталушыны — адсорбтив немесе адсорбат дейді.
Адсорбент бетінің 1 см2-на сіңген заттың мөлшерін меншікті (үлесті) адсорбция (Г) деп айтады. Іс жүзінде кез келген адсор-бент бетін өлшеу мүмкіндігі бола бермейтіндіктен, 1 кг адсор- 165 бентке адсорбцияланған адсорбцияны мольмен өлшеп, А әрпімен белгілейді: (167) Адсорбция (А) мен меншікті адсорбция арасындағы байланыс былайша өрнектеледі: (168) Берілген адсорбент пен адсорбтив үшін меншікті адсорбцияның шамасы адсорбтив газ күйінде болса температура (Т) мен қысымға (р), ал ерітінді болса температура (Т) мен концентрацияға (С) тәуелді. Адсорбция шамасы (168) теңдеу арқылы өрнектелетін болса, онда меншікті адсорбция температура мен кон-центрациядан (қысымнан) басқа адсорбенттің беткі қабатынын ауданына да тәуелді болады. Температура, меншікті адсорбция және концентрация (қысым) сияқты уш өлшемнің математика-лық түрғыдан өзара функционалды байланыста болатынын жал-пы термодинамикалық теңдеумен өрнектеуге болады: ! (169) f Г, Т, С)=0 немесе f (Г, Т, р)=0 Г= f (Т, С) немесе Г= f(Т, р) Бұл теңдеулерден адсорбция изотермасы (T=сопзt:) деп атала-тын және оны сипаттайтын қосымша теңдеу туындайды: (170) Гf C немесе Г =f(p) Көптеген зерттеулер көрсеткендей адсорбция қайтымды про-цесс. Адсорбция журетін беткі қабаттарда орналасқан молекула-лар аса мыкты бекітілмеген. Олардыц кейбіреулері адсорбенттің тартылыс куші әсер ететін шектен шығьга кетуі мумкін, яғни ад-сорбенттің бетінен бөлініп, өзін қоршаған ортаға кетеді. Мұны десорбция дейді. Бул екі құбылыс белгілі бір мерзімде адсорб-циялық системада тепе-теңдік жағдайын тудырады: адсорбция десорбция Мұндай тепе-теңдік жағдайда белгілі мерзім аралығындағы ад-сорбент бетшен бөлініп, басқа жаққа кеткен, яғни десорбциялан-ған бөлшектер саны осы уакыт аралығында екінші ортадан бөлі-ніп, адсорбцияланған бөлшектер санына тең болады. Адсорбция процесі экзотермиялық, демек оны Ле-Шателье принципіне сәйкес төмендеу температурада жургізу тиімді. Тә-жірибе көрсетіп отырғандай, температура жоғарылаған сайын ад-сорбция кезіндеп әр бөлшектің ішкі жылуы, ішкі энергиясы ар-тып, атомдық не молекулалық тербелісі жиілеп, адсорбция мен десорбция процестері арасында орнаған тепе-теңдік бірте-бірте десорбция багытына қарай ығыса бастайды. Сондай-ақ адсорбцияға экзотермиялық және қайтымдылық сияқты құбылыстармен қатар, бұл процеске өте аз шамадағы активтендіру энергиясы тән екен. Адсорбігая процесіндегі энергетикалық кедергі төмен болғандықтан, ол жоғары жылдамдықпен жүреді. Сондықтан 166 энергетикалык тұрғыдан алғанда адсорбция экзотермиялық құ-былыспен байланысты жүретін қайтымды реакцияға ұксас екен. Длайда адсорбциядағы жылу зффектісінің мәні қайтымды экзо-термиялық реакция мен хемосорбцияныкінен төмен болады. Көбіне адсорбция өз табиғаты мен құрамына орай сұрыпталып жүреді. Мысалы, бұрында қарастырылган активтелген көмір ам-миакты да, хлорды да жақсы адсорбциялайды, ал ол көміртек (II) оксидін адсорбцияламайды. Демек, кәдімгі улы газдан қорғана-тын аспапты өрт сөндіргенде қолдануға болмайды, өйткені бұл аспаптағы негізгі улы газды адсорбциялайтын зат— активтелген көмір және өрт кезіндегі негізгі газ — көміртек (II) оксиді. жүктеу/скачать 2.46 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|