ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция неэлектролитов (молекулярная адсорбция) из "Курс коллоидной химии 1984" Адсорбция из растворов — процесс более сложный, чем адсорбция газов, прежде всего потому, что наряду с силовым полем твердой фазы необходимо учитывать межмолекулярные взаимодействия в жидкой фазе, которые во многих случаях становятся доминирующими. Дальнейшее усложнение связано с тем, что из жидкой фазы адсорбируются, по меньшей мере, два компонента — растворитель и растворенное вещество (одно или несколько) — и конкуренция между ними за места в поверхностном слое может привести к тому, что поверхностные избытки компонентов х, окажутся различными по знаку. Если большинство мест занято молекулами растворенного вещества, происходит вытеснение растворителя из поверхностного слоя (Хг О, л 1 0), чего не наблюдается, как правило, при адсорбции газов. Избытки определяют экспериментально по изменению концентрации компонента в растворе в процессе адсорбции. [c.164] Общих уравнений изотермы адсорбции из растворов, описывающих рассмотренные типы экспериментальных кривых, пока не существует. Для восходящей ветви кривых типа / (наиболее распространенного) часто и небезуспешно применяют эмпирические формулы, например, уравнение Фрейндлиха (стр. 137), позволяющее в первом приближении определять Х2 при заданных значениях N2 или С2. Существуют также попытки распространения теории БЭТ на адсорбцию из растворов. Однако закономерности процессов ад сорбции на границе твердое тело — раствор ближе, по существу к границе раствор —газ, нежели к границе твердое тело — газ, по скольку взаимодействия между молекулами в жидкой фазе имеют по-видимому, решающее значение. Поэтому поиски общих законо мерностей должны основываться на теории жидкого состояния, до настоящего времени полностью не разработанной. [c.164] Траубе (VI.6) к процессу адсорбции из растворов, ние уравнения Лэнгмюра, допустимое для начальны изотерм, показывает во многих случаях адсорбции на TL лах увеличение К в 3—3,5 раза при удлинении цепи на од ено. Адсорбционная способность возрастает в гомологическом ряду и конкурентная адсорбция идет в пользу адсорбата с большей молекулярной массой. Так, во многих ферментативных процессах (например, при расцеплении пептонов пепсином) продукты распада оказываются менее поверхностно-активными, чем исходные вещества и уступают в поверхностном слое все новым и новым макромолекулам субстрата на поверхности фермента. [c.165] Для высокодисперсных тонкопористых адсорбентов, как и при адсорбции газов, наблюдается обращение правила Траубе — уменьшение адсорбции с ростом длины молекулы адсорбата выше определенного критического значения, в силу стерических препятствий. Наряду с этим во многих случаях происходит, как было показано Киселевым, объемное заполнение всех пор молекулами адсорбата и с ростом размеров молекулы значения х (моль/г) уменьшаются. [c.165] Вторая закономерность, связанная с полярностью, определяет структуру поверхностного слоя, а также условия выбора того или иного адсорбента в конкретных случаях и имеет, поэтому, большое значение для практики. Она формулируется обычно, как правило уравнивания полярностей Ребиндера [12], гласящее, что процесс адсорбции идет в сторону выравнивания полярностей фаз и тем сильнее, чем больиге первоначальная разность полярностей. [c.165] Действительно, если дисперсная фаза и дисперсионная среда (состоящая, в основном, из молекул растворителя) резко различаются по полярностям, взаимодействие между ними незначительно, а поверхностная энергия — велика, что создает благоприятные условия для адсорбции именно растворенного вещества (а не растворителя). Чем больше свободная поверхностная энергия (пропорциональная разности полярностей) на межфазной границе, тем больше вероятность снижения ее за счет адсорбции растворенного вещества, обладающего обычно промежуточной полярностью (ПАВ). Необходимо, таким образом, создать условия для проявления поверхностной активности и, следовательно, преимущественной адсорбции второго компонента. Например, для адсорбции бензойной кислоты из водного раствора следует применять неполярный адсорбент — уголь, для адсорбции ее из раствора в бензоле — полярный адсорбент, например, силикагель. Если применить силикагель для водного раствора, произойдет адсорбция полярных молекул воды и условия для адсорбции молекул кислоты окажутся неблагоприятными. [c.165] Точно так же, во втором случае (неводный раствор) разность полярностей фаз уменьшается вследствие обратной ориентации молекул ПАВ, обращенных полярными группами к полярному адсорбенту (дипольное взаимодействие). [c.166] Указанные примеры являются, конечно, простейшими схемами, поясняющими сущность адсорбции из растворов при помощи наиболее простой модели — монослоя. Для выяснения действительной структуры поверхностного слоя необходим более детальный анализ — сопоставление количества адсорбированного вещества а с числом молекул в плотном монослое или с величиной о. [c.166] Явление адсорбции из растворов широко используют для разделения многокомпонентных систем. Этот метод анализа и разделения, называемый хроматографией, был разработан русским ученым Цветом в начале XX в. Пропуская раствор хлорофилла через колонку с адсорбентом (окисью алюминия). Цвет установил, что различные компоненты сложного раствора адсорбируются на разных уровнях высоты колонки. После нескольких циклов промывания растворителем в колонке обнаруживаются расположенные одна над другой резко очерченные (по-разному окрашенные) зоны, располагающиеся сверху вниз в порядке уменьшения адсорбционной способности. Разрезая колонку по зонам (в том случае, если они окрашены ) и затем десорбируя, можно препаративно разделить компоненты. [c.166] Наряду с адсорбционной, существуют и другие виды хроматографии ионообменная, распределительная, осадочная. Основные способы анализа — фронтальный, элюентный и вытеснительный — рассматриваются в специальных курсах. [c.166] Вернуться к основной статье