Адсорбция на поверхности раздела твердое вещество-газ. Факторы, определяющие адсорбцию на поверхности твердого тела. Уравнение Ленгмюра. Физическая и химическая адсорбция

Адсорбция на границе твердое тело – газ.

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

Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.

Теория мономолекулярной адсорбции, которую разработал американский химик И. Ленгмюр, основывается на следующих положениях.

1) Адсорбция является локализованной и вызывается силами, близкими к химическим.

2) Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а на активных центрах, которыми являются выступы либо впадины на поверхности адсорбента, характеризующиеся наличием т.н. свободных валентностей. Активные центры считаются независимыми (т.е. один активный центр не влияет на адсорбционную способность других), и тождественными.

3) Каждый активный центр способен взаимодействовать только с одной молекулой адсорбата; в результате на поверхности может образоваться только один слой адсорбированных молекул.

4) Процесс адсорбции является обратимым и равновесным – адсорбированная молекула удерживается активным центром некоторое время, после чего десорбируется; т.о., через некоторое время между процессами адсорбции и десорбции устанавливается динамическое равновесие..(уравнения в тетраде)

22.Адсорбция на поверхности раздела твердое вещество-жидкость. Молекулярная адсорбция. Ионная адсорбция: селективная и ионообменная. Правило Паннета-Фаянса. Физико-химические основы адсорбционной терапии (гемосорбция, плазмосорбция, энтеросорбция, аппликационная терапия).

Поверхностные явления на подвижных границах раздела фаз.

Поверхностное натяжение жидкости – это основная термодинамическая характеристика поверхностного слоя жидкости на границе с газовой фазой или другой жидкостью.

Поверхностное натяжение зависит от природы жидкости, температуры, природы и концентрации растворенных веществ.

Поверхностное натяжение возрастает с увеличением сил взаимодействия между частицами жидкости. Поверхностное натяжение на границе жидкость – газ колеблется в широких пределах от 1 мДж/м2 для сжиженных инертных газов до нескольких тысяч – для расплавов тугоплавких веществ.

Поверхностное натяжение уменьшается с ростом температуры вследствие уменьшения сил взаимодействия между молекулами жидкости.

Поверхностное натяжение на границе жидкость – газ уменьшается при увеличении давления вследствие увеличения концентрации молекул газа над поверхностью жидкости.

Растворенные вещества могут повышать, понижать и практически не влиять на поверхностное натяжение растворителя.

Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью.

Ионная адсорбция — адсорбция из растворов сильных электролитов. В этом случае растворенное вещество адсорбируется в виде ионов.

АДСОРБЦИЯ СЕЛЕКТИВНАЯ (ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ) — процесс, основанный на неодинаковой способности отдельных компонентов газовой или жидкой смеси поглощаться из данного растворителя данным адсорбентом.

Ионообменная адсорбция — это процесс, при котором твердый адсорбент обменивает свои ионы на ионы того же знака из жидкого раствора.

Правило-Панета Фаянса(правило фаянса)

Гемосорбция - метод лечения, основанный на удалении из крови токсических веществ при прохождении ее через колонку с активированным углем или массообменники, имеющие фильтры.

Плазмосорбция - метод эфферентной терапии (экстракорпоральной детоксикации, гравитационной хирургии крови), направленный на удаление из плазмы крови различных токсических продуктов путем контакта плазмы с сорбентом вне организма.

Энтеросорбция – это современный и очень эффективный метод очищения всего организма от вредных веществ, путем “пропускания” препаратов - энтеросорбентов через желудочно – кишечный тракт.

Аппликационная терапия. Одним из наиболее широко встречающихся методов локальной терапии является аппликационное применение лекарственных препаратов, что обусловлено простотой, безболезненностью процедур, при которых не повреждаются кожные покровы.