Ізотерма адсорбції Ленгмюра

Адсорбція на межі поділу фаз.

Ізотерми поверхневого натягу та адсорбції.

Сорбція– це процес поглинання якою-небудь речовиною інших речовин.

Адсорбція– це процес сорбції, який іде тільки на поверхні і призводить до збільшення концентрації речовини на поверхні поділу фаз (наприклад: тверде тіло – газ, тверде тіло – рідина).

Абсорбція – це процес сорбції, коли речовина, що поглинається, дифундує в глибину поглинача та розподіляється по об’єму.

Адсорбент– це речовина, на поверхні якої відбувається адсорбція.

Адсорбат – це речовина, яка адсорбується.

 
 

 
 

адсорбат

 
 


адсорбент

Адсорбція абсорбція

Причина сорбції полягає в зменшенні поверхневої енергії частинок, що беруть участь в розділі фаз, тому що зменшується поверхня розділу фаз.

 

Формули розрахунку адсорбції:

Г – величина адсорбції

Х – кількість адсорбата, кмоль

кмоль/м2 S – площа поверхні адсорбента, м2

 

Якщо поверхня пориста, то загальну площу поверхні визначити неможливо:

X Г = –– m

кмоль/кг m – маса адсорбента, кг

 

 

· Адсорбція на межі тверда речовина – розчин:

V (Cо – Cрівн) Г = ––––––––––– m

Г – величина адсорбції

Со – початкова концентрація адсорбата, кмоль/м3

Cрівн – рівноважна концентрація адсорбата, кмоль/м3

m – маса адсорбента, кг

V – об’єм розчину, з якого відбувається адсорбція

Ступінь адсорбції (h) – це відношення кількості адсорбованої речовини до початкової кількості речовини:

 
 
Cо – Cрівн h = –––––––– 100% Cо


h – ступінь адсорбції

Со – початкова концентрація адсорбата

Cрівн – рівноважна концентрація адсорбата

· Адсорбція на межі розчин – пара:

C ∆σ Г = – ––– · –––– RT ∆C

C – концентрація розчину

R – універсальна газова стала (8,314 Дж/(моль · К)

T – температура, оК

∆C – зміна концентрації (∆C = Со – 0);

вважаємо, що ∆C = Свих

∆σ – зміна поверхневого натягу

∆σ = σр-ну – σрозчинника

Ізотерма адсорбції:

· адсорбція залежить від концентрації;

· адсорбція залежить від температури;

· адсорбція залежить від тиску (для газів).

Якщо Т = const – ізотерма

Г Висновки: 1.При малих концентраціях адсорбція

Гмакс – – – – – – пропорційна концентрації.

2.При великих концентраціях адсорбція

підходить до межі Гмакс (принцип насичуваності).

С

ізотерма адсорбції Ленгмюра

Поняття про поверхневий натяг:

На молекулу А діють інші молекули з однаковою

пара Б силою, тому сили міжмолекулярної взаємодії

врівноважені. Якщо це молекула на поверхні поділу фаз рідина – газ (молекула Б), то взаємодія з

рідина молекулами газу менше і молекула намагається втягнутися в середину рідини (в такому стані вона

буде мати меншу Е). Це в свою чергу призводить

до зменшення площі поверхні (крапля має форму

кульки). Для того, щоб повернути молекулу на

А поверхню, треба здійснити роботу:

 

F = nσ1 F – поверхнева енергія

n – кількість повернутих молекул

σ1 – робота

σ = F/Sσ – поверхневий натяг, Дж/м2

S – площа поверхні

Поверхневий натяг – це сила, що діє на поверхні і намагається скоротити вільну поверхню до найменших розмірів при даному об’ємі.

Vρg σ = ––––– 2πRn
n – кількість крапель

V – об’єм рідини

ρ – густина рідини

R – радіус капіляра

g – прискорення вільного падіння

Ізотерми поверхневого натягу:

σ 1– поверхнево-активні речовини (ПАР) – це речовини,

які зменшують поверхневий натяг (речовини, що

3містять полярні групи – спирти, жирні кислоти,

2аміни, мила та інші);

2 – речовини, що не змінюють поверхневого натягу;

3– поверхнево-неактивні речовини – це речовини, що

1 підвищують поверхневий натяг (неорганічні

кислоти, луги, солі).

С

Молекули багатьох поверхнево-активних речовин мають дифільну будову (хвіст – гідрофобний, а головка – гідрофільна).

 

пара при збільшенні

рідина концентрації ПАР Гмакс

енергетично більш вигідно

 

Актуальність знань про поверхневі явища:

 

1.Механізм дії порошків, пігулок, емульсій, мазей.

2.Виробництво лікарських препаратів (адсорбція).

3.Стабілізація, зберігання, підвищення ефективності терапевтичної дії ліків.

 

 

Адсорбція електролітів.