ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамика сорбции как гетерогенный процесс из "Введение в общую теорию динамики сорбции и хроматографии" Рассмотрим процесс динамики сорбции с общей физико-химической точки зрения. Прежде всего, коротко напомним некоторые термодинамические и физико-химические понятия [2, 44, 82, 83]. [c.5] При аналитическом подходе к изучению свойств и явлений материального мира приходится выделять отдельные его части и изучать их изолированно от других. [c.5] Тело или группу взаимодействующих тел, изучаемых изолированно от других, в термодинамике принято называть системой. Всякое физически однородное тело или совокупность тождественных и физически однородных тел, входящих в систему, называют фазой. Фазы, состоящие из какого-нибудь одного химически индивидуального вещества, называют простыми или чистыми, а фазы, содержащие несколько индивидуальных химических веществ,— смешанными. [c.5] Система, состоящая только из одной фазы, называется гомогенной система, состоящая из нескольких фаз,— гетерогенной. Между разнородными частями, фазами гетерогенной системы существуют поверхности, границы раздела фаз. [c.5] Процессы, протекающие в гомогенных системах, называются гомогенными, в гетерогенных системах — гетерогенными. [c.5] Гетерогенная система может находиться в равновесном или неравновесном состоянии. При равновесном состоянии ее состав и термодинамические параметры во времени остаются постоянными. Если параметры системы испытывают в соответствии со вто-рш1 принципом термодинамики самопроизвольные изменения, то такая система будет неравновесной. Самопроизвольный процесс итенешя состояния неравновесной системы заканчивается установлением равновесного состояния. [c.6] Допустим, что путем соединения нескольких фаз образована неравновесная гетерогенная система. Переход системы из неравновесного состояния в равновесное осуществляется в результате взаимодействия пришедших в соприкосновение фаз гетерогенной системы. [c.6] Пространственно процесс взаимодействия фаз начинается с молекулярного или химического взаимодействия на границе раздела фаз. Находящиеся на границе раздела фаз атомы, молекулы или ионы благодаря ненасыщенности их межмолекулярных или химических связей обладают повышенной активностью к межмо-лекулярному или химическому взаимодействию. Если в процессе взаимодействия фаз действуют только межмолекулярные силы, то химический состав гетерогенной системы в целом не изменяется. В результате перехода веществ из одной фазы в другую происходит лишь изменение химического состава отдельных фаз. Процесс взаимодействия в этом случае заканчивается установлением определенного равновесного распределения веществ между фазами гетерогенной системы. Гетерогенная система в состоянии термодинамического равновесия будет характеризоваться онределенным равновесным составом фаз. Если же во взаимодействии участвуют силы химической связи и в результате этого развиваются химические реакции, то происходит изменение химического состава как гетерогенной системы в целом, так и ее отдельных фаз. При этом в гетерогенной системе могут происходить глубокие изменения, связанные с образованием новых химических соединений и новых фаз. Процесс химического взаимодействия фаз гетерогенной системы заканчивается установлением определенного равновесного распределения веществ между первоначальными и вновь образовавшимися фазами. Фазы гетерогенной системы также будут характеризоваться определенным равновесным составом. [c.6] Течение и характер взаимодействия фаз гетерогенной системы, а следовательно течение и характер сорбционных процессов, зависят от агрегатного состояния фаз, свойств и состава всех компонентов системы. [c.7] В многокомпонентных гетерогенных системах, в процессе их стремления к устойчивому термодинамическому состоянию, могут возникать весьма разнообразные распределения веществ между граничащими фазами. В некоторых случаях отдельные компонщ-ты системы в результате атомно-молекулярных взаимодействий на границе раздела фаз, протекающих для различных веществ с различной активностью, не только не переходят из одной фазы в другую, но, наоборот, вытесняются другими, более поверхностно-активными веществами обратно, в глубь той же фазы, и относительная концентрация такого компонента в объеме этой фазы не уменьшается, а увеличивается. Такое явление названо отрицательной сорбцией. [c.7] Так как при взаимодействии фаз наибольшей активностью обладают пограничные слои, то для осуществления наиболее эффективной сорбции веществ в количественном и кинетическом отношении (большая скорость установления сорбционного равновесия) практически выгодно создать наибольшую площадь поверхности раздела фаз. Это достигается благодаря диспергированию фаз. [c.8] В природе и в технологических сорбционных процессах взаимодействие фаз гетерогенной системы может происходить как в условиях их относительного покоя, так и при относительном движении. Характер относительного движения взаимодействующих фаз может быть двоякий беспорядочное, хаотическое перемешивание фаз или направленное относительное их движение. В случае относительного покоя или беспорядочного перемешивания происходит так называемая статическая,сорбция в случае направлеп-його относительного движения — динамическая сорбция. Дадим более полные определения этих понятий. [c.8] Статическая сорбция (статика сорбции) — сорбционный процесс, протекающий при относительном покое или беспорядочном механическом перемешивании фаз гетерогенной системы и завершающийся установлением сорбционного равновесия между взаимодействующими фазами. Динамическая сорбция (динамика сорбции) — сорбционный процесс, осуществляюцщйся в условиях направленного относительного движения взаимодействующих фаз. Постановка сорбционных опытов или технологическое использование сорбции осуществляется в двух основных вариантах статической и динамической сорбции. [c.8] Процессы статики и динамики сорбции нашли с древнейших времен практическое применение в сорбционной технике. Явление динамики сорбции лежит в основе хроматографических методов разделения смесей веществ. Многие природные явления в неживом и живом мире совершаются на основе законов динамики сорбции. Хроматография в настоящее время приобрела значение одного из основных практических методов использования явлений динамики сорбции. Поэтому теоретическое исследование динамики сорбции — по существу одновременно и разработка теории хроматографии. [c.8] В течение длительного исторического периода технические и аналитические применения динамики сорбции развивались как бы независимо, а между тем они имеют общую теоретическую основу [107]. Только в последнее время началась консолидация этих направлений на базе общности теории. [c.8] Современное состояние теории и практики сорбционной технологии и хроматографии целесообразно рассматривать в исторической связи с общим развитием учения о сорбционных процессах. [c.8] Вернуться к основной статье