Основные особенности химической и физической адсорбции

Основные особенности химической и физической адсорбции [c.37]

Основное внимание физическая химия уделяет изучению законов протекания химических реакций. В связи с этим, в первую очередь, необходимо изучение условий равновесия химических реакций и зависимости их направления от таких параметров, как температура, давление, концентрация. Это является предметом химической термодинамики. Скорости, с которыми совершаются химические превращения, и причины, приводящие к ускорению или замедлению реакций, изучает химическая кинетика и катализ. Большое место в физической химии занимает изучение строения атомов и молекул и состоящих из них жидкостей и твердых тел. Все возрастающее значение приобретает в последние десятилетия физическая химия процессов, развивающихся на поверхностях жидкостей и твердых тел, например смачивание, адсорбция. Эти процессы особенно важны для систем с высокоразвитой поверхностью, таких, например, как туманы, активные угли с огромной внутренней поверхностью, характеризующейся большим числом микроскопических пор и каналов. Это направление физической химии стало самостоятельной наукой — коллоидной химией. [c.12]

Спектроскопия фотоэлектронов зародилась по существу еще в 20-х годах, когда в 1914 г. Робинсон в Англии и в 1921 г. М. де Бройль во Франции провели первые исследования энергетического спектра электронов, выбиваемых из атомов различных элементов рентгеновским излучением. Однако только в последние 10—15 лет в связи с появлением аппаратуры с очень высоким разрешением метод реально стал одним из важных разделов спектроскопии. Особенно ценны заслуги в этом шведской группы физиков, возглавляемой К. Зигбаном. Они назвали свой метод ЭСХА — Электронная спектроскопия для химического анализа . Уже само название разработанного ими метода свидетельствует о том, что новый физический метод предназначается в основном для различных химических исследований. Этот метод бесспорно может быть использован для изучения целого ряда химических процессов, в частности процессов, происходящих на поверхностях (окисление, катализ, адсорбция и т. д.), но главное его достоинство состоит в том, что он позволяет изучать электронную структуру вещества. Фотоэлектронная спектроскопия (ФЭС) может быть по праву названа экспериментальной квантовой химией . Применение наряду с квантово-механическими расчетами электронного строения молекул спектроскопии фотоэлектронов, несомненно, будет способствовать развитию ряда направлений современной структурной химии. [c.5]

Селективность адсорбции, требуемая при определении удельной поверхности металла в многокомпонентных (например, нанесенных) металлических катализаторах, достигается при условии, что газ в основном хемосорбируется на поверхности металла, а адсорбция на поверхности неметаллического компонента относительно мала (в идеальном случае равна нулю). Если катализатор состоит только из металла, вопрос о дифференциации компонентов, естественно, не возникает и удельную поверхность металла, равную общей удельной поверхности образца, можно измерить методом физической адсорбции или хемосорбции. Однако каждому методу присущи свои особенности. Если используется хемосорбция, должен быть хорощо известен химический состав поверхности, с тем чтобы можно было говорить об определенной стехиометрии адсорбции. В то же время, если удельная поверхность невелика, неточность из-за поправки на мертвый объем при хемосорбцин меньше, так как значительно ниже давление газа. Наиболее широко исследована хемосорбция водорода, окиси углерода и кислорода, иногда применяются и другие вещества, например окись азота, этилен, бензол, сероуглерод, тиофен, тиофенол. [c.300]

Инфракрасная спектроскопия приобретает все большее значение в исследованиях химии поверхности, адсорбции и гетерогенного катализа как один из источников наиболее прямой и надежной информации о структуре поверхностных соединений и природе адсорбционных сил. Основная особенность этого метода, который впервые был распространен на исследование поверхностных явлений Терениным [1], состоит в том, что он дает возможность обнаруживать и изучать отдельные функциональные группы и химические связи молекул на поверхности твердого тела. Для исследования физической адсорбции, не сопровождающейся перестройкой и образованием новых валентных связей в молекулах, особое значение имеет высокая чувствительность внутримолекулярных колебаний к воздействию окружающей среды, что позволяет не только идентифицировать те или иные химические структуры, но и судить о деформациях, которым подвергается молекула при контакте с поверхностью адсорбента. [c.116]

До сих пор нас в основном интересовало химическое и физическое состояние адсорбата. Почему бы, однако, не считать, что при адсорбции меняется не только адсорбат, но и адсорбент Фактически адсорбционные свойства системы, особенно термодинамические свойства, правильнее связывать не с адсорбатом, а со всей системой адсорбат — адсорбент. В меньшей степени это относится к диэлектрическим изменениям. Хотя изменениями свойств адсорбента в процессе адсорбции нередко пренебрегают, некоторые данные указывают на то, что при взаимодействии с адсорбатом адсорбент далеко не инертен. [c.431]

Поглощение газов стеклом. Стекло является одним из основных материалов вакуумной техники, поэтому свойства стекла как поглотителя газов и паров должны быть хорошо известны. По отношению к газа л стекло обладает довольно слабой адсорбционной способностью (физическая адсорбция). Важнейшей особенностью стекла является его гигроскопичность, т. е. способность поглощать на поверхности относительно большое количество водяного пара. Гигроскопичность стекла обусловливается тем, что физически адсорбированная вначале пленка водяного пара вступает в химическую реакцию с некоторыми компонентами стекла и приводит к образованию на поверхности стекла продуктов, способных поглощать еще некоторое количество влаги. [c.164]

Жидкие азотные удобрения имеют некоторые особенности, которые следует учитывать при их использовании. В почву -они вносятся специальными машинами на определенную глубину. Введенный в почву аммиак поглощается в основном по типу обменной адсорбции. Он может также соединяться со свободными фенольными, карбоксильными, спиртовыми или другими активными группами перегнойных веществ. Помимо химической, происходит и физическая адсорбция аммиака, которая, по-видимому, имеет наибольшее значение на почвах, обладающих нейтральной или щелочной реакцией. Меньшая часть аммиака фиксируется необменно минеральной ча- [c.30]

Несомненно, что процессы гетерогенной кристаллизации с участием химической реакции должны быть весьма чувствительны к энергетической неоднородности поверхности, так как такие стадии процесса, как адсорбция, химическая реакция и зародышеобразование, являются сами по себе чрезвычайно чувствительными к неоднородности поверхности. Рассмотрение процесса химической кристаллизации с этих позиций наталкивается на ряд трудностей, связанных с тем, что разработка теоретических основ таких процессов находится лишь на начальной стадии. Отсутствуют данные по теплотам адсорбции многих химических веществ, участвующих в реакции, в большинстве случаев неизвестен механизм собственно химической реакции. Вполне сознавая эти трудности, авторы все же рискнули провести такое рассмотрение в первом приближении для одного типа химической кристаллизации, а именно водородного восстановления летучих галогенидов тугоплавких металлов. Этот выбор связан со спецификой кристаллизации тугоплавких металлов (в основном они имеют низкую диффузионную подвижность при температурах газофазной кристаллизации), с особенностями адсорбции водорода на переходных металлах (наблюдается сильная зависимость теплот адсорбции от степени заполнения), а также с лучшей изученностью многих физических свойств тугоплавких металлов. [c.8]

Шкуры, особенно млекопитающих, представляют собой естественное сырье, обладающее замечательными физическими свойствами, которое становится еще более ценным после соответствующего изменения структуры. Как было уже указано, шкура животных представляет собой природную ткань из переплетающихся-между собо11 волокон, называемую сыромятной кожей. Хотя она и прочна, по имеет два чрезвычайно серьезных недостатка. Во-первых, будучи нерастворимой вследствие наличия белковых молекул, она все же чрезвычайно чувствительна к воде, набухая в тягучую массу и становясь несколько пластицированной. После-испарения воды пластицированные волокна оказываются сцементированными с образованием твердого рогоподобного вещества. Во-вторых, мокрая ко ка необычайно легко загнивает. Таким образом, кожу необходимо обработать, для того чтобы уменьшить ее чувствительность к воде и предохранить от гниения. Получаемый продукт носит название просто ко ки, а соответствующий процесс ее обработки называется дублением. Последний заключается в присоединении к белку дермы путем химической реакции или физической адсорбции некоторых веществ, сильно уменьшающих гидрофильный характер белка и предохраняющих его от гниения, при минимальном изменении как в физических свойствах, так и во взаимоотношениях отдельных волокон кожи.. Такое превращение может быть осуществлено действием различных веществ, как, например, таннинов, основных солей различных трехвалентных металлов, формальдегида и подобных ему веществ, вольфрамовой кислоты и т. д. Из них наиболее важными являются растительные дубители и соли хромовой кислоты. Их применение [c.383]

При высоких температурах процесс реагирования нротекает с большой скоростью, не успевает проникнуть внутрь и сосредоточивается на внешней поверхности. Это дает возможность пренебречь влиянием внутриобъемного реагирования. Но процесс реагирования при более высоких температурах осложняется сильным влиянием диффузии и в связи с этим — скорости н гидродинамики потока газа, а также вторичных реакций. Поэтому при исследовании реакций при высоких температурах большое значение имеет отделение влияния физических факторов, в основном диффузии, от чисто химических. Для того, чтобы наиболее просто и правильно выявить взаимосвязь между диффузией и кинетикой, исследование гетерогенных реакций и в особенности процесса горения углерода и, сопутствующих ему вторичных реакций проводилось в определенных простейших геометрических формах шарик, обтекаемый реагирующим газом (так называемая внешняя задача), канал, стенки которого реагируют с протекающим внутри пего газом (так называемая внутренняя задача), слой из шариков, продуваемый реагирующим газом, и т. д. Применяя для описания процесса дифференциальные уравнения диффузии совместно с граничными условиями, выражающими прямую связь между количеством диффундирующего газа и скоростью реакции на поверхности шарика, канала и т. п. (см. гл. VI), удалось получить хорошее соответствие теории с многочисленными экснериментальными данными [59] и др. В особенности большой вклад в разработку диффузионно-кинетической теории гетерогенного горения внесли Нредводителев и его сотрудники [59], а также Чуханов, Франк-Каменецкий [87], Зельдович и другие советские ученые. Но следует заметить, что математическая обработка экспериментальных данных с помощью диффузионно-кинетической теории горения отнюдь не даст возможности судить об элементарных химических актах (адсорбции, собственно химической реакции и т. д). На основе ее мы можем получить только суммарные константы скорости реакций (включая адсорбцию и внутриобъемное реагирование) и соответствующие величины видимых энергий активаций й суммарного порядка реакции. [c.161]

Также отмечено, что характер образующихся поверхностных слоев зависит от химического состава и строения присадок хлорсодержащие присадки образуют в основном электроотрицательные слои, а серу- и фосфорсодержащие - электроположительные. С ростом температуры абсолютное изменение работы выхода увеличивается, что, видимо, связано со снижением доли физической адсорбции и повышением доли хено-сорбции, выражающейся в увеличении поверхностного дипольного момента [Л2]. Исходя из этого значительное изменение КРП с повышением температуры у хлорсодеркащих присадок объясняется увеличением доли хемосорбционной связи между ионами хлора и активными центрами металла. Изучение адсорбции при повышенных температурах обнаружило некоторые особенности в поведении присадки ТКФ, поверхностная активность которой резко возрастает при достижении определенной температуры. Это может быть связано с интенсивным накоплением б процессе разложения присадки либо фосфорной кислоты либо кислых продуктов иного характера [447. [c.38]

Этот метод основан на эквивалентном обмене ионов раствора на ионы твердой фазы. В отличие от адсорбции ионный обмен описывается стехиометрическим химическим уравнением, что важно и для ионной хроматографии. Однако четкую грань между адсорбцией и ионным обменом провести трудно, так как на ионообменннках часто наблюдается и физическая адсорбция. Ею нельзя пренебрегать особенно при ионохроматографическом определении органических веществ или их использовании в качестве элюентов.. И все-таки основную роль при ионообменном, а следовательно, и ионохроматографическом разделении веществ играет ионообменное равновесие. [c.11]

При обычной физической адсорбции полимеров можно интуитивно предположить, что в данном гомологическом ряду преимущественно адсорбируются образцы с более высокой молекулярной массой. Специфическая адсорбция может нарушить влияние молекулярной массы. Типичным примером является преимущественная адсорбция низкомолекулярных полимеров с более высокой полярностью, таких, как фталевые полуэфиры, входящие в состав жирных алкидов. Уолбридж и др. [111] показали, что адсорбция этих продуктов может быть объяснена с точки зрения кислотно-основного взаимодействия, в котором основаниями являются поверхность TiOg и металл сиккатива. Они установили, что общее поведение системы при флокуляции — дефлокуляции зависит от порядка введения сиккатива и димерной жирной кислоты в обычную белую эмаль на основе жирного алкида, а также от относительной силы кислоты и возможности образования необратимых связей карбоксильных групп с поверхностью пигмента, что, в свою очередь, зависит от температуры дисперсии. Поверхность различных пигментов может связывать кислоты (или основания) подобно ионообменным смолам. Соломон и др. [112] исследовали кислотные центры на поверхности минеральных наполнителей и пришли к выводу, что они сравнимы по силе с кислотными центрами катализаторов крекинга . Наличие подобных центров, которые проявляются при действии тепла, оказывает очень сильное влияние на химические реакции в поли- мерных соединениях, особенно в неполярных средах. [c.163]

Одним из характерных свойств УВ, особенно подвергнутых специальной обработке, является развитая пористость и огромная удельная поверхность, достигающая 2000 м7г. К основным параметрам сорбционно-активных УВ относятся средний радиус пор, распределение пор по радиусам, объем пор и предельный сорбционный объем. Длй определения пористости используются методы микроскопии, малоуглового рентгеновского рассеяния (внутренняя пористость), сорбция, ртутная порометрия и др. Чаще применяется метод сорбции. При этом следует учитывать возможность протекания чисто физической сррбции, а также капиллярную конденсацию, химическую адсорбцию или абсорбцию. Достоверные результаты получаются при наличии физической сорбции. Для УВ характерны поры различного диаметра, поэтому важное значение приобретает размер молекул сорбата, что наглядно показано в работе [37]. Согласно кривым сорбции-десорбции, приведенным в одних источниках, в УВМ содержатся микро- и переходные поры по другим источникам — микро- и ультрапоры. Размер пор колеблется в пределах 3—50 А [38]. Типичные кривые распределения пор по радиусам приведены на рис. 4.12. [c.310]