ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция неэлектролитов (молекулярная адсорбция) из "Курс коллоидной химии 1995" 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 Х1 окажутся различными по знаку. Если большинство мест занято молекулами растворенного вещества, происходит вытеснение растворителя из поверхностного слоя (х2 0, XI 0), чего не наблюдается, как правило, при адсорбции газов. Избытки определяют экспериментально по изменению концентрации компонента в растворе в процессе адсорбции. [c.181] Общих уравнений изотермы адсорбции из растворов, описывающих различные типы экспериментальных кривых, пока не существует. Для восходящей ветви кривых часто и- небезуспешно применяют эмпирические формулы, например уравнение Фрейндлиха, приведенное на с. 151, которое позволяет в первом приближении определять Х2 при заданных значениях N2 или С2. Предпринимаются также попытки распространения теории БЭТ на адсорбцию из растворов. Однако закономерности процессов адсорбции на границе твердое тело—раствор ближе, по существу, к границе раствор—газ, нежели к границе твердое тело—газ, поскольку взаимодействия между молекулами в жидкой фазе имеют, по-видимому, решающее значение. Поэтому поиски общих закономерностей должны основываться на теории жидкого состояния, до настоящего времени полностью не разработанной. [c.181] Не имея возможности в настоящей главе рассмотреть огромный экспериментальный материал по адсорбции из растворов, а также ряд эмпирических зависимостей х от различных параметров, остановимся лишь на двух закономерностях общего характера. [c.181] 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.182] 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 больше первоначальная разность полярностей. [c.182] 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.182] 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 (оксидом 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.183] Наряду с адсорбционной существуют и другие виды хроматографии ионообменная, распределительная, осадочная. Основные способы анализа — фронтальный, элюентный и вытеснительный — рассматриваются в специальных курсах. [c.183] Вернуться к основной статье