ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Наружная и внутренняя поверхности из "Адсорбция, удельная поверхность, пористость" При рассмотрении поверхностных свойств твердых тел, имеющих большую удельную поверхность, обычно различают его внутреннюю и наружную поверхности. [c.13] Поверхность какой-либо части твердого тела, большой или малой, в атомных масштабах вряд ли будет по-настоящему плоской. Почти всегда на ней имеются трещины и изломы, многие из которых могут проникать очень глубоко внутрь. Именно они и будут образовывать внутреннюю поверхность. С другой стороны, неглубокие трещины и извилины будут давать вклад в наружную поверхность. Границу, отделяющую поверхности этих двух типов, приходится проводить произвольным способом. Так, в наружную поверхность можно включить поверхности всех выступов и тех трещин, глубина которых меньше их ширины. Тогда внутренняя поверхность будет включать стенки всех трещин, пор и полостей, глубина которых больще их ширины. Несмотря на еще больший произвол, на практике удобно различать наружную и внутреннюю поверхности по правилу внутренняя поверхность пористых твердых тел обычно на несколько порядков больше, чем наружная. Поэтому полная поверхность твердого тела будет главным образом внутренней. Однако высокодисперсные порошки многих веществ имеют большую наружную и небольшую, или даже пренебрежимо малую, внутреннюю поверхность. Когда происходит агрегация таких частиц, то по изложенным выше причинам часть наружной поверхности превращается во внутреннюю (рис. 2) и образуются поры. [c.13] Следует добавить, что термин внутренняя поверхность обычно применяется только к таким полостям, которые открыты наружу, т. е. внутренняя поверхность не включает стенки изолированных пор. [c.14] Для того чтобы понять, как данные измерений адсорбции газов и паров могут быть использованы для получения информации об удельной поверхности и пористости, необходимо кратко остановиться на понятии изотермы адсорбции. [c.15] Когда высокодисперсное твердое тело помещают в закрытое пространство в контакте с газом при некотором давлении, оно начинает адсорбировать газ. Это выражается как в постепенном уменьшении давления газа, так и в возрастании массы твердого тела. По истечении некоторого времени давление станет постоянным и равным, скажем, величине р, а масса соответственно перестанет увеличиваться. Количество адсорбированного при этом газа может быть рассчитано по падению давления путем использования газовых законов, если известны объемы сосуда и твердого тела, или оно может быть определено прямо по возрастанию массы твердого тела. [c.15] Адсорбция вызывается действием силового поля у поверхности твердого тела (адсорбента), которое притягивает молекулы газа (адсорбата). Создаваемые твердым телом силы притяжения могут быть в основном двух типов физические и химические. Они обусловливают либо физическую (или вандерваальсову) адсорбцию, либо соответственно хемосорбцию. В этой главе мы будем иметь дело главным образом с физической адсорбцией. [c.15] Величина адсорбции х может быть измерена в любых подходящих единицах граммах и миллиграммах, молях и миллимолях, кубических сантиметрах (объем, который адсорбированный газ занимал бы при нормальных температуре и давлении) и т. д. Все они широко используются. В этой главе, за исключением особо оговариваемых случаев, мы будем выражать X в граммах адсорбата в расчете на грамм адсорбента. [c.15] Уравнения (1.3) и (1.4) представляют уравнения изотермы адсорбции, связывающие количество адсорбированного при фиксированной температуре на данном твердом теле данного газа с его давле,нием. [c.16] Пять типов изотерм адсорбции по классификации Брунауера, Деминга, Деминга и Теллера [12, 13]. [c.16] Адсорбент—гнббсит А1(ОН)з, прокаленный при 315 (/), 360 (2) н 410 (3). Адсорбат—четыреххлористый углерод. Температура адсорбата 25°. Кривые I п 2 относятся к левой шкале, кривая 3—к правой, а адсорбция десорбция. [c.17] Кроме указанных пяти основных типов изотерм, известны изотермы такого вида, которые трудно отнести к определенной группе. Так, изотермы рис. 4 содержат признаки изотерм как I типа, так и IV типа. Более того, существует немало таких изотерм, которые вообще не подходят для этой классификации, как, например, кривая на рис. 5. [c.17] Представлена изотерма адсорбции криптона при —183° на угле, графитированном при 2700°. [c.18] Проблема вычисления как удельной поверхности, так и распределения пор по размерам с помощью изотерм I типа оказывается намного более сложной по причинам, указанным в гл. 4. Но, несмотря на это, суммарный объем пор все же может быть оценен. [c.19] Однако с помощью изотерм III и V типа при современном состоянии знаний нельзя произвести какие-либо надежные оценки как удельной поверхности, так и распределения пор по размерам. [c.19] В следующем разделе мы кратко остановимся на природе сил, обусловливающих физическую адсорбцию. Полученная при этом информация в настоящее время не может быть непосредственно использована для предсказания детальной формы изотермы адсорбции. Действительно используемые уравнения изотерм, хотя они и основаны в общем случае на правдоподобных моделях, остаются все еще главным образом эмпирическими. [c.19] Как уже указывалось, силы, участвующие в адсорбции, бывают двух основных типов физические и химические. [c.19] обусловливающие физическую адсорбцию, всегда включают дисперсионные силы [16] (являющиеся по природе своей силами притяжения) и короткодействующие силы отталкивания [17]. Кроме того, к адсорбционным силам следует отнести силы, обусловленные постоянными дипольными моментами адсорбированных молекул. [c.19] При хемосорбции происходит переход электронов между твердым телом и адсорбированными молекулами, в результате чего образуется химическое соединение, но образуется оно только в одном слое атомов или молекул на поверхности твердого тела. Поэтому можно сказать, что в процессе хемосорбции участвуют валентные силы. [c.19] Свое название дисперсионные силы получили из-за того, что они обусловлены той же причиной, что и оптическая дисперсия. Эти силы, впервые описанные Лондоном [16], возникают в связи с тем, что быстро изменяющаяся электронная плотность в одном атоме индуцирует соответствующий электрический момент в его ближайшем соседе, что приводит к притяжению этих двух атомов. [c.19] так как Ь очень трудно оценить теоретически, член, характеризующий отталкивание, обычно подбирается эмпирически так, чтобы он составлял определенную долю (как правило, 40%) от /а(/-). [c.20] Вернуться к основной статье