Адсорбцияның қандай жіктеулерін білесіздер?

1.Ион алмастырғыш адсорбция. Ерітіндідегі күшті электролиттер толығымен дерлік диссоциация әсерінен иондарға ыдырайтындықтан, оларға кәдімгі адсорбциялық және әр түрлі электр күштері әсер ету нәтижесінде осы электролиттерді қатты адсорбент бетінде адсорбциялаудың өз ерекшеліктері болады. Қүшті электролит иондарын адсорбциялау екі тектегі күштің әсері арқылы жүреді. Олар адсорбенттің беттік молекулалық және иондар адсорбцияланғанда пайда болатын электр күші.

Электролит адсорбциясынын, үш түрі бар: эквивалентті; ауыс-палы; ерекше немесе таңдамалы.

2.Эквивалетті адсорбция кезінде электролит молекуласы түгелдей сіңіріледі. Оны былай түсіндіруге болады. Берілген электролиттің жақсы адсорбцияланатынионы өзінің екінші нашар адсорбцияланатын ион жұбын адсорбент бетіне тартады. Мұнда екінші ионның адсорбцияланғыш қабілеті артады да, ерітіндідегі адсорбциялайтын басқа иондар бірінші ионнынадсорбциялануын төмендетеді. Сөйтіп екі ион да бірдей (эквиваленттілік жағдайында) адсорбцияланады, сондықтан да эквивалентті адсорбцияны молекулалық деп те атай береді. Ол әлсіз электролиттерге тән. Эквивалентті адсорбция жағдайында, фазалардың жанасу шегіндегі электр нейтралдылық сақталады.

3.Ал ауыспалы адсорбция құбылысында электролит иондарының біреуі іріктеле келіп, адсорбент бетіне жақындағанда қатты адсорбенттен осы мәндегі зарядтас басқа ион ерітіндіге алмасады. Сөйтіп электролит ерітіндісіндегі және қатты адсорбенттегі аттас иондар бірімен-бірі орын алмасады екен. Мұндай ион алмастыру құбылысы тепе-теңдік жағдайында, яғни эквивалентті түрде алмасқандықтан, екі фазаның жанасу шегі әркез электр нейтралды болады. Әдетте ауыспалы адсорбция басқа адсорбциядан баяу жүреді және оны хемосорбция процесі ретінде де қарастыруға болады.

Егер ауыспалы адсорбция кезінде адсорбентөзіне сіңірген ион орнына ерітіндіге сутектің немесе гидроксидтің эквивалентті ионын берсе, онда мұндай адсорбцияныгидролиттік деп айтады. Мысалы, натрий хлориді, калий хлориді немесе нитраты секілді нейтрал тұздардың ерітіндісін активтелген көмір арқылы өткізсе, онда активтелген көмір осы ерітіндіден өзіне аниондардыадсорбциялап, олардың орнына гидроксил тобын береді, сөйтіп ерітінді әлсіз сілтілік орта көрсетеді. Олай болса, гидролиттік ауыспалы адсорбция кезінде активті бетте; жанасу шегінде болатын көптеген ауыспалы не басқа да құбылыстарға қарамастан сутек және гидроксил иондары алмасады.

Енді ауыспалы адсорбцияның бірер мысалына тоқталайық. Көлдер мен өзендерде, су қоймалары мен тоғандарда кездесетін суды техникалық су дейді. Олардың құрамында көбіне кальций, магний, натрий, калий сияқты химиялық элементтердің иондары болады. Ондай суды кермек су дейді. Онда әсіресе, кальций мен магний тұзы зиянды. Оны тазалау, яғни тұщылау үшін адсорбциядағы ион алмасуды пайдаланады. Мысалы, техникалық суды тұщылау үшін табиғи силикаттар — цеолиттер мен глаукониттер қолданылады. Қейде жасанды әдіспен синтезделген сілтілік металдардың алюмосшшкаттары пайдаланылады. Мұндай техникалық суды тазалауға арналған күрделі силикатты қосылыстарды пермутиттер деп атайды. Осындай пермутиттің суды тазарту, тұщылау схемасын қысқаша төмендегіше көрсетуге болады:

пермутит-2Nа’*’| + Са2+ + S0 |пермутит-Са+2NaSO

Беттік активтілік дегеніміз не? Оны анықтаудың графиктік тәсілін көрсетіңіз. Траубе-Дюкле ережесін айтыңыздар, оның адсорбция жұмысы арқылы қалай негіздеуге болады?

Гиббс теңдеуіндегі туындысы адсорбцияға зат табиғатының әсерін көрсетіп, адсорбцияның белгісін анықтайды. Яғни осы туынды заттардың адсорбция кезіндегі тәртібін көрсетеді. туындысына концентрацияның әсерін ескермеу үшін оның с 0 болғандағы шамасын алады. Оны Ребиндер беттік активтілік деп атады:

Беттік активтілік заттардың көптеген қасиеттері мен қолдану салаларын анықтайтын маңызды сипаттамасы болып табылады. СИ жүйесінде беттік активтіліктің өлшем бірліктері Дж^.м/моль немесе Н^.м²/моль, сонымен қатар гиббс (эрг^.см/моль) деген бірлікті де қолданады.Гиббс теңдеуі бойынша, концентрация артқан сайын беттік керілу неғұрлым төмендесе, соғұрлым осы заттың беттік активтілігі үлкен болады. Беттік активтілікті беттік керілудің изотермасынан график түрінде анықтауға болады. Ол үшін қисықтың ордината осімен қиылысатын нүктесіне жанама жүргізіп, осы жанаманың енкіш бұрышының теріс тангенсін беттік активтілік деп алуға болады

Беттік активтіліктің де, Гиббсадсорбцисыяның да шамала-ры оң да, теріс те болуы мүмкін. Олардың белгісі мен абсолюттік шамасы адсорбцияланған зат пен еріткіштің табиғатына тәуелді.

Егер заттың концентрациясының артуымен фазааралық бөліну шекарасының беттік керілуі азаятын болса, мұндай затты беттік-активті зат (БАЗ) деп атайды, ол үшін және Г > 0. Яғни беттік-активті заттар (БАЗ) дегеніміз бөліну шекарасында өздігінен адсорбцияланып, еріткіштің беттік керілуін азайтатын заттар. БАЗ-дар тобына (сулы ерітінділер үшін) суда еритін органикалық қосылыстар жатады: қышқылдар мен олардың тұздары, спирттер, эфирлер, аминдер, аминқышқылдар, белоктар және т.б.

Алғаш Дюкло 1878ж., кейінірек Траубе 1891ж., қаныққан органикалық қышқылдардың судағы ерітінділерінің беттік керілуін зерттей отырып, олардың ерітінді ауа арасындағы активтілігі радикалдардың ұзындығы артқан сайын көбейетіндігін байқаған. Олардың радикалдары СН2 тобына артқан сайын оған сәйкес беттік активтілігі 3-3,5 есе артатынын да Траубе-Дюкло ережесі деп атайды. Басқаша: Егер қаныққан органикалық қышқылдардың радикалдарының ұзындықтары арифметикалық прогресииямен өссе, оларға сәйкес беттік активтілік геометриялық прогрессиямен өседі. Көмірсутек радикалдарының ұзындығы өскен сайын олардың судағы ерітіндісі азаяды да, олар көлемнен бетке қарай ұмтылады.

Дюкло-Траубе ережесін адсорбция жұмысы арқылы негіздеуге болады. Оны алғаш Ленгмюр көрсеткен болатын. Адсорбциялық қабаттың қалыңдығын деп белгілейік. Сонда бұл қабаттағы орташа концентрация Г/ болады. Термодинамикадан газды V1 көлемнен V2 көлемге дейін қысқандағы максималдық жұмыс былай жазылады:

Гомологтық қатардағы екі мүшесінің адсорбциясының максималдық жұмыстарының айырмасы:

Дюкло-Траубе ережесі БАЗ-дың судағы ерітінділерінде ғана қолданылады.

Адсорбция, десорбция, адсорбент, адсорбтив және адсорбат терминдерін түсіндіріңіздер. Оң және теріс адсорбцияға анықтама беріңіздер.

Адсорбция дегеніміз жүйенің компоненттерінің беттік қабатта өздігінен шоғырлануы. Адсорбцияның нәтижесінде ерітіндінің беттік керілуі азаяды.

Адсорбция шамасымен (Г_i) беттік керілудің (dσ) және компоненттің химиялық потенциалының (dμ) байланысын Гиббстің адсорбциялық теңдеуі көрсетеді:

мұндағы Г_i – беттік қабаттағы компоненттің артық мөлшері, - компоненттердің химиялық потенциалдары.

ал болатынын ескере отырып,

теңдеуін аламыз.

Адсорбция бір заттың басқа бір затқа өздігінен жұтылу құбылысын айтады. Жұтылатын затты адсорбтив, ал өзіне жұтатын затты адсорбент деп атайды. Кейбір оқулықтарда адсорбтивтің орнына адсорбат деп атайды.

Десорбция (De — алыстау және sorbeo — жұтамын) — сұйық немесе қатты дене бетінен, осы сұйықтың (қатты дененің) бетінде жұтылған зат бөлшектерін аластату;адсорбцияға кері процесс. Мысалы, температура жоғарылағанда, электростатикалық өpic, оптикалық сәулелену әсерінен десорбция пайда болады. Десорбция заттардың бетіп тазалау және зертгеу үшін қолданылады.

Десорбция (лат. sorbeo — сіңіремін) — минерал бетіне адсорбцияланған затты екінші бір химиялық қосылыспен өңдеп суға шығару процесі. Көбінде минерал бетінен жинағыш реагенттерді шығару мақсатымен жүргізіледі. Бұл операция кеннен алынған коллективті концентратты бөлу алдында міндетті түрде қолданылады. Себебіконцентратты жеке минералдарға бөлу үшін оның бірін басып, екіншісін қайта флотациялау қажет. Минерал бетінен жинағыш реагент шығарылмай басқыш реагент адсорбцияланбайды.

Гиббс теңдеуінен мыналарды байқауға болады:

1) Егер болса, онда және Г > 0.Бұл еріген затымыз БАЗ болатын жағдайларда болады, яғни беттік керілу БАЗ әсерінен кемиді де, оң адсорбция байқауға болады.

2) Егер , және Г < 0. Бұл еріген затымыз БАЕЗ болатын жағдайлар. Шындығында да егер БАЕЗ ерісе беттік керілу көбейеді де, теріс адсорбция болады.

3) Егер болса, онда Г=0. Бұл индифиренттік заттарда байқалады, өйткені олар ерігенде беттік керілу өзгермейді, сол себепті адсорбция құбылысы болмайды.