Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2
Адсорбция теориялары. Ленгмюрдің мономолекулалы адсорбция теориясы
жүктеу/скачать 4,58 Mb. Pdf көрінісі
|
1o8jpdncqJpB9LArsctL2Ms8POaKSemXzuEP9c14
| 2. Адсорбция теориялары. Ленгмюрдің мономолекулалы адсорбция теориясы.
Адсорбция құбылысын түсіндіруге арналған бірнеше теория бар. Олардың бірі — физикалық теория. Бұл теорияға орай, адсорбциялық күш табиғаты молекулааралық күштердің пайда болуына сәйкес келеді. Ал енді химиялық теорияға жүгінсек, адсорбция жүретін беттегі орналасқан молекулаларда болатын қанықпаған, бос валенттілік есебінен химиялық күш туындайды және ол күш салдарынан байланыс құралып, адсорбция жүреді. Физикалық адсорбция теориясынын бірнеше түрлері белгілі. Олардың арасында 1915 жылы Ленгмюр ұсынған мономолекулалық адсорбция теориясы едәуір назар аударарлықтай. Бұл теорияны тұжырымдарда, оның авторы бірнеше қағидаларға сүйенді: 1. Адсорбция валентті күштер не артылып қалған (косымша) химиялық валенттілік күштері арқылы жүзеге асады. 2. Адсорбция берілген адсорбент бетінің бәрінде бірдей жүре бермей, тек ондағы активті орталықтарда ғана жүреді. Осы активті орталықтардың әсері онда пайда болатын қанықпаған күш өрісінің күшті болу салдарынан және соның нәтижесінде осы орталықтарда газ молекулалары ұсталынып түрады. Әрине, мұндағы адсорбент атомы не молекуласы аз қаныққан сайын, активті орталықтардың активтілігі артық болады. 3. Адсорбциялық күштердің әсер етуші радиусы кіші және осының салдарынан әрбір активті орталық адсорбтив молекуласының біреуін ғана адсорбциялайды, сөйтіп адсорбент бетінде адсорбтив молекуласының бір молекулалық (мономолекулалық) қабаты пайда болады. 4. Адсорбент бетіне адсорбцияланған газ молекулалары онда берік ұсталмайды: олар ылғи тоқтаусыз газды орта мен сол шеңберде алмасуда болады және бұл құбылыс динамикалық адсорбция тепе-теңдігі орнағанша жүреді. Осы құбылыстар кезіндегі әрбір молекула өзі адсорбцияланған бетте, дәлірек айтқанда активті орталықта 134 аса ұзақ уакыт ұсталып тұра бермейді, энергияның басқа молекулаларға ауысуына орай, әуелгі молекулалар жаңадан келгендерге орнын береді. Химиялык адсорбдияны немесе хемосорбцияны физикалық ад-сорбциямен салыстырғанда ол химиялық күш арқылы не соның көмегімен жүзеге асады. Адсорбцияның бұл түрі басқалардан мынадай өзгешеліктерімен оқшауланады: физикалық адсорбция қайтымды құбылыс, ал хемосорбция қайтымсыз және физикалық адсорбция жылуы небәрі 8,4—33,5 кДж/моль шамасында болса, ал химиялық адсорбция жылуы бірнеше жүздеген кДж/мольге тең. Температура жоғарылаған сайын физикалық адсорбция төмендесе химиялық адсорбция жоғарылайды. Химиялық, адсорбция жүру үшін,оған біршама көбірек активтендіру энергиясы (40— 120 кДж/моль) қажет. Химиялық адсорбция қайтымсыз болғандықтан, бұл процестегі десорбция адсорбцияланған молекуланы жай ғана жұлып алумен аяқталмайды, адсорбцияланған беттегі химиялық қосылыстың ыдырауымен бітеді. Химиялық адсорбцияға бірден-бір мысал ретінде активті көмірдің оттекті адсорбциялауын алуға болады. Хемосорбция процесін схемалық түрде, мына келесідей етіп керсетуге болады: Егер оттекпен адсорбцияланған активтелген көмірді ауасыз ор-тада қыздырса, одан таза көмір (көміртек) бөлінбестен, көміртек (IV) оксиді белінеді. Адсорбция құбылысына қазіргі теория мен қолданылмалық тарапынан қарасақ, онда физикалық әрі химиялық күштердің болатыны аңғарылады, яғни адсорбция физикалық-химиялық құбылыс екен. Оны совет ғалымдары Н. А. Шилов, М. М. Думанский мұқият зерттей келіп, адсорбент пен адсорбцияланушы заттар арасындағы әрекеттесулерде физикалық және химиялық құбылыстардың өзіндік орны болатынын дәлелдеді. Бұл, әсіресе, газдар адсорбцияланған кезде айқын керінеді. Мұндағы зерттеулерге зер салса, әуелі газдар таза адсорбент бетімен жанасқанда химиялық адсорбция жүреді екен, өйткені осы тұста химиялық күш әсер етеді, ал сонан соң адсорбция құбылысы онан әрі жалғасса және осы кезде қысымды арттырса, онда физикалық адсорбция жүреді. Көптеген зерттеулер көрсетіп отырғандай, газ қысымы (кон-центрациясы) артқанда адсорбция мәні артады екен. Бұл шексіз емес. Тұрақты температурада адсорбцияланатын әрбір газ үшін белгілі бір мерзімнен кейін адсорбент бетінде адсорбцияның шекті шамасы орнайды да екі фаза арасында тепе-теңдік қалыптасады. Адсорбцияның кысымға (концентрацияға) тәуелділігін өрнектейтін, қисықты жүктеу/скачать 4,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|