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

С_о – початкова концентрація адсорбата, кмоль/м³

C_рівн – 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

С_о – початкова концентрація адсорбата

C_рівн – 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 = С_о – 0);

вважаємо, що ∆C = С_вих

∆σ – зміна поверхневого натягу

∆σ = σ_р-ну – σ_{розчинника}

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

Г_макс – – – – – – пропорційна концентрації.

2. При великих концентраціях адсорбція

підходить до межі Г_макс (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/S σ – 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

3 містять полярні групи – спирти, жирні кислоти,

2 аміни, 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 Г_макс

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.