ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Природа адсорбционных явлений из "Учебник физической химии" Температурная зависимость газовой адсорбции сравнительно несложна. При постоянном давлении повышение температуры, как правило, вызывает уменьшение количества адсорбированного газа, а понижение температуры увеличивает его. Отсюда можно заключить (см. стр. 161), что адсорбция должна сопровождаться выделением теплоты. Это вполне подтверждается и непосредственными опытными данными. В отличие от температурной зависимости газовой адсорбции подобная же зависимость адсорбции из растворов не так однозначна. В различных случаях наблюдается как уменьшение, так и увеличение адсорбированного количества при повышении температуры. Температурная зависимость в этом случае обычно не очень велика. [c.376] Что касается зависимости адсорбции от природы газа, то можно считать, что при прочих равных условиях сильнее адсорбируются те газы, которые легче конденсируются в жидкость, т. е. которые обладают более высокой температурой кипения. Для адсорбции из растворов существует закономерность, которая находится в известной аналогии с этим правилом. Обычно из раствора сильнее адсорбируются те вещества, которые обладают меньщей растворимостью в данном растворителе. [c.376] Зелинского, Н. А. Шилова и А. Н. Фрумкина, работы -Б. В. Ильина (изучение природы адсорбционных процессов) и обширные исследования последних лет, в особенности М. М. Дубинина и А. В. Киселева (изучение тонкой структуры адсорбентов), привели к значительному углублению наших знаний в отношении природы адсорбционных процессов. [c.376] Установлено, что при различных случаях и различных стадиях адсорбции физические и химические взаимодействия, обусловливающие ее, происходят не в одинаковой степени. [c.376] ЧИСТОЙ поверхности адсорбента часто проявляется действие химических сил с другой стороны, при дальнейшей адсорбции газа процесс переходит постепенно в чисто физический. В последнем случае адсорбция молекул газа вызывается тем, что поверхностные атомы или ионы адсорбента создают в поверхностном слое силовое поле, под действием которого конденсация молекул окружающего газа происходит значительно легче, чем в отсутствие поля. [c.377] По своей меньшей интенсивности и полной обратимости, а также по меньшей величине теплового эффекта адсорбция в области высоких давлений является чисто физическим процессом. Именно в этом случае неодинаковая способность к адсорбции разных газов определяется в первую очередь неодинаковой способностью их к конденсации другие же влияния, связанные с индивидуальной особенностью газа, обычно проявляются слабо. [c.377] Совершенно иное положение существует при поглощении первых порций газа. Исследования этого явления показали, что при поглощении первых порций газа наряду с физическими факторами во многих случаях действуют и чисто химические. Так, например, поглощение первых порций кислорода углем и многими металлами сопровождается образованием соединений его с наиболее активными атомами поверхности адсорбента. Для правильного понимания этого процесса необходимо учесть, что различные атомы поверхностного слоя адсорбента находятся в не вполне одинаковых условиях. Это происходит хотя бы уже вследствие того, что твердая поверхность, в особенности у хорошего адсорбента, не является гладкой, а имеет многочисленные микроскопические выступы и углубления. [c.377] У атомов, расположенных на различных участках поверхности, степень насыщения валентностей, а следовательно,. и способность к взаимодействию с атомами и молекулами окружающего газа не одинаковы. Наиболее активные участки поверхности особенно энергично адсорбируют молекулы данного газа или пара, причем в этом случае природа газа, его химические свойства имеют первенствующее значение, т. е. адсорбция в данном случае специфична. Поглощение газа обычно сопровождается при этом выделением значительных количеств теплоты, далеко превосходящих теплоты конденсации и по величине близких к тепловым эффектам химических процессов. Такое поглощение может значительно изменить и свойства самого поглощенного газа. Если газ даже и не образует настоящих устойчивых химических соединений с атомами адсорбента, то все же под действием наиболее активных участков поверхности адсорбируемые молекулы могут в той или другой степени деформироваться и их химические свойства могут несколько измениться. [c.377] Повидимому, такого рода эффекты играют существенную роль во многих случаях воздействия твердых катализаторов на газовые реакции. Во всяком случае большая роль явления адсорбции при гетерогенном газовом катализе (в особенности адсорбции в области низких давлений) для многих реакций установлена непосредственно на опыте. [c.378] С переходом к более высоким давлениям, при поглощении последующих порций газа интенсивность этих эффектов сравнительно быстро падает и постепенно начинает преобладать влияние физических факторов. [c.378] При адсорбции из растворов приобретают большое значение процессы, которые обычно не имеют места при газовой адсорбции, и явление адсорбции в целом оказывается более сложным однако и в этом случае можно встретиться с различной степенью специфичности взаимодействия адсорбента с адсорбируемыми веществами. [c.378] При адсорбции из растворов наряду с поглощением нейтральных молекул часто происходит и адсорбция ионов, содержащихся в растворе. Это приводит к некоторым своеобразным явлениям. Так, например, основной (по своим химическим свойствам) краситель, у которого окрашенный ион заряжен положительно, адсорбируется преимущественно на электроотрицательных (кислотного характера) адсорбентах, и наоборот. Подобные процессы называются полярной Адсорбцией и обычно сопровождаются явлением обмена ионами между адсорбентом и раствором, явлением, называемым обменной адсорбцией. Основной (по химическим свойствам) краситель метиленовый голубой адсорбируется отрицательно заряженными гелями, в частности гелем кремне-кислоты. При этом, однако, на кремнекислоту переходит лишь положительно заряженный ион красителя, а отрицательный ион (ион хлора) остается в растворе. Заряды этих анионов компенсируются переходящими из кремнекислоты в раствор иона.ми натрия, которые почти всегда содержатся в небольшом количестве в геле кремнекислоты с момента его приготовления. [c.378] В некото Л 1х случаях в подобных процессах обмена ионов принимают участие не только поверхностные слои адсорбента, но и ионы, находящиеся во внутренних слоях его. Так, некоторые природные алюмосиликаты (цеолиты) сравнительно легко и обратимо обменивают содержащиеся в них ионы натрия на ионы кальция из окружающей воды, и наоборот. Это явление находит практическое применение в процессах умягчения воды с помощью так называемого пермутита — искусственно получаемого алюмосиликата. Впрочем, такие процессы, затрагивающие не только поверхностные, но и внутренние слои адсорбента, строго говоря, не являются уже чисто адсорбционными. [c.378] В последние годы ассортимент реагентов для ионного обмена (их называют ионитами) значительно расширился. Некоторые из вырабатываемых теперь ионитов (сульфированные угли и специальные синтетические высокомолекулярные продукты) обладают способностью заменять содержащиеся в растворе катионы на ионы водорода (катиониты). Другие (например, продукты конденсации фенилендиамина с формальдегидом) заменяют различные анионы на ионы гидроксила (аниониты). Последовательное применение ионитов этих двух видов позволяет, например, достигать практически полной деминерализации воды, не прибегая к ее перегонке (сами иониты легко регенерируются). Иониты применяются также для разделения сходных между собой ионов. [c.379] Вернуться к основной статье