ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция полярных молекул из "Катализ новые физические методы исследования 1959" Р — напряженность электростатического поля, определяемая уравнением (17), р, —дипольный момент молекулы. Поскольку возникающее поле не очень сильно и его напряженность весьма быстро падает с удалением от поверхности, то доля его участия в энергии адсорбции может быть значительной только в том случае, если полярная молекула обладает достаточно большим дипольным моментом и диполь расположен в молекуле таким образом, что он может приблизиться к поверхности на очень близкое расстояние. У водородсодержащих соединений, таких, как вода, аммиак, органические оксисоединения (спирты, фенолы), органические амины и кислоты, диполи образованы водородными атомами функциональных групп и атомами, с которыми водородные атомы связаны. Во всех этих молекулах диполи находятся вблизи периферии молекул и, кроме того, они всегда направлены своими положительными концами к внешнему краю функциональных групп. Поскольку у большинства ионных поверхностей внешний слой образован отрицательными ионами (см. разделы IV, 2 и V, 4), при приближении к ним дипольных молекул периферические диполи последних обнаруживают сильную тенденцию ориентироваться перпендикулярно поверхности с образованием максимально тесного контакта между водородным атомом каждого диполя и одним из отрицательных ионов поверхности (ионов галоида или кислорода) [18а]. В результате этого поверхности неорганических солей и окислов обладают сильно выраженной тенденцией к прочной адсорбции молекул воды [32], а также молекул органических спиртов, фенолов, аминов и кислот. Поверхности белковых веществ имеют внешние отрицательные заряды, связанные, например, с атомами кислорода групп СО, и поэтому периферические диполи могут адсорбироваться на них так же, как на поверхности неорганических веществ. Кроме того, поверхности углеводов и белков обладают собственными периферическими диполями (группы ОН и ЫН), которые могут легко притягивать дипольные молекулы, в частности молекулы воды. В этом случае атом кислорода адсорбированной молекулы воды приходит в непосредственный контакт с водородным атомом поверхностного диполя [33]. В последние годы все эти типы связей, образованных периферическими диполями, часто рассматриваются как частные случаи водородных связей [34]. [c.37] Диполь, расположенный вдали от периферии адсорбированной молекулы, оказывает значительно меньшее влияние на энергию адсорбции, чем периферические диполи. Однако наличие удаленных от периферии диполей может вызывать достаточно большие различия в энергиях адсорбции, в результате чего происходит предпочтительная адсорбция молекул определенного вида, которые в противном случае не отличались бы от других молекул величиной энергии адсорбции. Эти диполи могут также способствовать тому, что адсорбированные молекулы примут фиксированное и ориентированное положение на поверхности, потеряв способность к вращению и более или менее свободному перемещению по ней. [c.38] Сходным образом ведут себя молекулы, у которых распределение зарядов более сложно. В молекуле углекислоты распределение зарядов носит характер квадруполя. Ленель [36] определил расчетным путем то влияние, которое оказывает на энергию адсорбции взаимодействие квадруполя с поверхностью кристалла галоидной соли щелочного металла, и пришел к выводу, что оно может вызвать увеличение энергии адсорбции приблизительно на 3 ккал моль. Недавно Дрэйну [37а] удалось получить очень важный результат, который состоит в том, что теплота адсорбции азота на ионных кристаллах. во многих случаях оказывается значительно большей, чем теплота адсорбции кислорода и аргона на тех же поверхностях, чего не наблюдается, когда эти газы адсорбируются на поверхностях, не имеющих ионного характера. Как было показано названным автором, аномальное поведение молекул азота объясняется наличием у них квадруполей. Мы вернемся к этой проблеме в разделе VI, 2. [c.38] Все эти слагаемые энергии адсорбции весьма малы, и ими в большинстве случаев можно пренебречь. Точно так же можно пренебречь поляризацией диэлектрического адсорбента под влиянием адсорбированного диполя. [c.39] Вернуться к основной статье