Адсорбция поверхностные соединения

В первом разделе книги излагаются методы изучения и современные представления о строении границ раздела металлических или полупроводниковых электродов с ионными системами (растворами, расплавами), а также границы раствор — воздух. Значительное внимание уделено термодинамике поверхностных явлений на электродах, адсорбирующих водород и кислород, и современной теории адсорбции органических соединений на электродах. Во втором разделе подробно анализируются закономерности стадии подвода реагирующих частиц к поверхности электрода, методы изучения этой стадии и приводятся примеры использования явлений массопереноса при конструировании хемотронных устройств и новых источников тока. Третий раздел посвящен изложению закономерностей стадии переноса заряженных частиц через границу электрод — раствор и физических основ элементарного акта электрохимических реакций. При этом рассматриваются такие важные в теоретическом отношении вопросы, как роль работы выхода электрона и энергии сольватации ионов в электродной кинетике. Теории двойного слоя, массопереноса и элементарного акта, по образному выражению А. Н. Фрумкина, — те три кита , на которых базируется мощное и стройное здание кинетики электродных процессов. [c.3]

В разделе 5.4 указывалось на важность сочетания разных методов исследования поверхностных соединений. Количественное определение углерода и других элементов в модифицирующих поверхность соединениях производится элементным анализом, а ИК спектры помогают установить, какие именно группы и в каком количестве содержатся в поверхностном соединении. Содержание элементов в поверхностных соединениях можно определить с помощью зондирующего воздействия различных пучков на поверхность твердого тела, служащего рассеивающей мишенью для такого воздействия. Для зондирования используются направленные пучки фотонов, электронов, ионов илц атомов, вызывающие эмиссию вторичных частиц (также фотонов, электронов, ионов или атомов), лзучение которой и позволяет судить о свойствах мишени. Помимо элементного анализа, с помощью зондирующего воздействия на поверхность в благоприятных случаях можно получить сведения о структуре поверхности и адсорбции на ней. В табл. 5.4 представлены некоторые из этих методов. Перечисленные в таблице методы. анализа поверхности, за исключением рентгеновской эмиссионной спектроскопии, позволяют исследовать поверхностные слои на глубину менее 10 нм. В этих методах зондирование поверхности и ана--лиз рассеиваемых или эмиттируемых частиц проводится в очень высоком вакууме. Для дополнительной очистки поверхность часто подвергается предварительной бомбардировке частицами высокой энергии, обычно аргонной бомбардировке. С этим связаны ограничения в применении некоторых из этих методов для исследования поверхности недостаточно стойких адсорбентов. Преимуществом этих методов является возможность локального исследования не- [c.109]

По своей природе ингибиторы коррозии бывают ионными [катионного типа — катапин, ЧМ анионного типа — тиомочевина С5 (ЫН2)2] или молекулярными соединениями (например, антра-ниловая кислота). Ингибиторы адсорбируются на поверхности корродирующего металла или электростатически (адсорбция ионов и полярных молекул за счет кулоновских сил при соответствующем знаке заряда поверхности металла) или специфически (адсорбция поверхностно активных ионов и молекул за счет молекулярных ван-дер-ваальсовских сил), или химически (хемосорбция ионов и молекул за счет валентных сил химического сродства) возможна также адсорбция их вследствие одновременного действия разных сил. [c.345]

Теплота адсорбции метанола в первом случае из-за образования водородных связей с кислородными комплексами на поверхности сажи велика. Благодаря кислотному характеру этих комплексов теплота адсорбции метанола вначале выше теплоты его конденсации и, постепенно уменьш аясь с ростом заполнения поверхности, приближается к теплоте конденсации сверху. Такая зависимость теплоты адсорбции от заполнения поверхности типична для неоднородной поверхности. В отличие от этого на ГТС, не содержа щей кислородных поверхностных соединений, теплота адсорбции метанола гораздо меньше теплоты конденсации и при увеличении заполнения поверхности постепенно возрастает вследствие ассоциации молекул спирта с образованием межмолекулярных водородных связей адсорбат — адсорбат и приближается к теплоте конденсации снизу. [c.16]

Более сложен механизм гетерогенного катализа. В этом случае существенную роль играет поглощение поверхностью катализатора реагирующих частиц. Процесс также протекает в несколько стадий. Начальными стадиями являются диффузия частиц исходных реагентов к катализатору и поглощение частиц его поверхностью (активированная адсорбция). Последний процесс вызывает сближение молекул и повышение их химической активности, прн этом под влиянием силового поля поверхностных атомов катализатора изменяется структура электронных оболочек молекул н, как следствие, понижается активационный барьер. В результате на катализаторе происходит реакция. Затем продукты взаимодействия покидают катализатор и, наконец, в результате диффузии переходят в объем. Таким образом, в гетерогенном катализе образуются промежуточные поверхностные соединения. [c.225]

Было установлено, что при умеренных температурах, не превышающих 427 °С, парафины подвергаются диссоциативной адсорбции, в результате чего образуются поверхностные соединения, обедненные водородом (Н С = 1,0- 1,5) и связанные с металлом [c.54]

Адсорбция водорода на слоях металлов Си, Ag, 2п, Сс1 при температурах от —195 до 50—200 С и давлениях от 10 до 2- 10 2—4-10"2 мм рт. ст. происходит практически мгновенно и не сопровождается растворением газа в металле при образовании прочных поверхностных соединений. В этом случае она незначительна, примерно пропорциональна давлению, равновесна и обратима. Адсорбция водорода на указанных металлах является молекулярной хемосорбцией, не связанной с диссоциацией На на атомы [31]. [c.20]

Различают следующие виды сорбции 1) абсорбция—проникновение газа в массу сорбента (абсорбента), что в результате дает твердый раствор абсорбция характеризуется малой скоростью и длительным временем для завершения 2) адсорбция—поверхностная сорбция или уплотнение газа (пара) на поверхности сорбента (адсорбента) за счет сил притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Скорость адсорбции зависит от характера поверхности на гладких поверхностях она протекает с очень большой скоростью, на пористых—замедляется (диффузия в тонкие поры), но весь процесс в том и другом случаях протекает в несколько секунд или минут 3) капиллярная конденсация—сорбция пара или газа с конденсацией в порах адсорбента, которая протекает очень быстро 4) хемосорбция—адсорбция паров или газов на поверхностях силами остаточных валентностей с образованием химического соединения в виде мономолеку-лярного слоя сюда же относятся, по существу, и процессы активированной адсорбции (стр. 116). [c.93]

Хемосорбция подобна химической реакции и обычно сопровождается образованием поверхностных соединений. Например, адсорбция оксида углерода (IV) на гашеной извести ведет к образованию на ее поверхности тонкого слоя карбоната кальция [c.125]

Как и в случае гомогенного катализа, при гетерогенном катализе реакция протекает через переходные состояния. Но здесь эти состояния представляют собой поверхностные соединения катализатора с реагирующими веществами. Проходя через ряд стадий, в которых участвуют эти переходные состояния, реакция заканчивается образованием конечных продуктов, а катализатор в результате не расходуется. Кроме того при гетерогенном катализе следует иметь в виду следующие его стадии адсорбцию взаимодействующих веществ на катализаторе изменение электронного строения адсорбированных молекул из-за их взаимодействия с атомами кристаллической решетки катализатора накопление реагируюш,их молекул на поверхности катализатора. [c.200]

Таким образом, понятие адсорбции (поверхностного избытка) в общем случае не совпадает с понятием поверхностной концентрации, т. е. количеством данного компонента, непосредственно связанным с единицей поверхности электрода.Так, поверхностная концентрация — величина всегда положительная, тогда как адсорбция может быть как положительной, так и отрицательной. Интерес представляют собой системы, в которых поверхностный избыток локализуется в пределах одного монослоя адсорбирующегося вещества и, кроме того, выполняется условие В таких системах относительный поверхностный избыток, приблизительно равный Г , мало отличается ОТ поверхностной концентрации компонента 1. Такие системы реализуются, например, при адсорбции большинства органических соединений из водных растворов, а также при адсорбции атомов водорода на границе электрод —раствор. Однако для определения поверхност- [c.19]

Эта книга отличается прежде всего строгим и всесторонним изложением современных представлений о строении границы раздела электрод — раствор. В ней рассмотрены новые важные проблемы (например, термодинамика поверхностных явлений на металлах, адсорбирующих водород и кислород, современное понятие о заряде электрода, теория адсорбции органических соединений на электродах), которые еще не были отражены в учебной литературе. [c.3]

Важной задачей является выяснение закономерностей и развитие теории влияния поверхностно-активных органических веществ на электродные процессы в условиях роста электролитических осадков, а также выяснение закономерностей адсорбции органических соединений в неводных средах и влияния природы растворителя на электродные процессы. [c.305]

Советские академики Н. Н. Семенов, А. Н. Фрумкин, П. А. Ребиндер, В. А. Каргин, М. М. Дубинин внесли огромный вклад в развитие химической кинетики, электрохимии, адсорбции, поверхностных явлений, физической химии высокомолекулярных соединений. [c.5]

Другие рассмотренные ниже виды адсорбции относят к физической адсорбции, которая протекает под действием сил Ван-дер-Ваальса адгезионного характера. Физическая адсорбция является обратимым экзотермическим процессом при повышении температуры адсорбция уменьшается, а десорбция усиливается. Теплоты физической адсорбции невелики и обычно составляют 8— 20 кДж/моль. Физическая адсорбция не носит специфического избирательного характера. Хемосорбция, напротив, специфична. Она зависит как от природы адсорбента, так и от природы адсорбата. Энергия связи адсорбент — адсорбат достаточно велика и примерно равна теплоте образования химических соединений (80—800 кДж/моль). С повышением температуры хемосорбция возрастает, подчиняясь законам химической кинетики и равновесия гетерогенных реакций. Хемосорбция часто необратима и приводит к образованию прочных поверхностных соединений между адсорбентом и адсорбатом. [c.328]

Межмолекулярное взаимодействие отличается от химического небольшими энергиями (от долей кДж/моль до 15—20 кДж/моль, тогда как энергии химических связей, например ковалентной связи, 150—400 кДж/моль), отсутствием специфичности и насыщаемости, проявляется на сравнительно больших расстояниях (порядка 0,4—0,7 нм). Силы Ван-дер-Ваальса действуют при сжижении газов, их кристаллизации, физической адсорбции (поглощение газов и жидкостей поверхностями раздела без образования химических поверхностных соединений) и т. д. [c.125]

В табл. 18.1 приведены сведения об адсорбции белков и вирусов на силохроме с гидроксилированной поверхностью и с поверхностью, модифицированной прививкой поверхностных соединений [c.343]

Образующиеся нри адсорбции кислорода иа угле соединения с переменным количеством кислорода, согласно данным Шилова, имеют характер кислых или основных поверхностных окислов. Установлены также случаи образования при адсорбции поверхностных соединений с участием водородных связей. Таким образом, явления физической и хилшче-ской адсорбции могут четко различаться лишь в крайних случаях, между которыми могут существовать различные переходы. [c.226]

Основные положения я-комплексной адсорбции были развиты в работах [15, 18, 99] и сводятся к следующему. Насыщенные углеводороды и алкены могут реагировать путем превращений диадсорбированных частиц, а-связанных с поверхностными атомами металла и сохраняющих тетраэдрическую геометрию углеродных связей. Но если в молекуле имеется цепь из трех и более нечетвертичных углеродных атомов, то маловероятно, чтобы диссоциативная адсорбция такого соединения происходила путем образования а-связей с тремя и более атомами металла. Диссоциативная адсорбция таких мо- [c.52]

Так, например, на катализаторе из окиси алюминия этанол разлагается с выделением воды, а на медном катализаторе — с выделением водорода, Согласно мультиплетной теории на поверхности окиси алюминия активные места образуют дуплеты. При адсорбции молекулы этанола на дуплете окиси алюминия образуется поверхностное соединение (мультиплетный комплекс), причем два атома углерода располагаются около одного атома дуплета, а водород и гидроксил около другого [c.438]

Специфическая адсорбция зависит от сродства адсорбируемых ионов к поверхности, их способности образовывать неднссоцинру-ющие поверхностные соединения, Например, на кристаллах хорошо [c.61]

В поверхностном слое ДЭС возникает вследствие специфической адсорбции, поверхностной диссоциации и изоморфных замещений в кристаллической рещетке. Механизм образования ДЭС в результате необменной адсорбции был уже рассмотрен. Со случаем диссоциации вещества твердой фазы в поверхностном слое можнв столкнуться при обработке глинистых растворов гидролизующимися соединениями, например хлорным железом, когда в результате гидролиза образуется гидроксид железа [c.52]

В качестве коллектора микропримесей используют В1(0Н)з- При осаждении В1(0Н)з, проявляющего в зависимости от природы гидроксида примеси кислотные или основные свойства, на поверхности коллектора образуются поверхностные соединения, а возможно и твердые растворы коллектора и гидроксидов примесей или происходит физическая адсорбция. Это приводит практически к количественному увлечению микропримесей коллектором. После отделения осадка в нем определяют микропримеси спектральным или другим подходящим методом. [c.315]

Этап И. Установить природу поверхностно-активных веш еств по форме электрокапиллярной кривой. Для этой кривой в поверхностно-неактивном электролите и при введении катионоактивного соединения определить (обозначим как и е =,о)- По электрокапиллярной кривой, полученной в присутствии поверхностно-активных веш.еств молекулярного типа, найти nge - , т. е. значение потенциала, до которого возможна адсорбция поверхностно-активных веш,еств. С учетом HgSyv и найти для каждого из предложенных металлов. Сопоставляя и е,(, выбрать процесс, на протекание которого будет влиять рассматриваемое поверхностно-активное вещество. [c.110]

Поверхностное соединение, образующееся в результате активированной адсорбции молекул реагирующих веществ на отдельном мультиплете, называют мультиплетным комплексом. Он представляет собой некоторую сплошность (контйнуум), отображающую физическое состояние вещества в момент его превращения (исходные вещества прекратили свое существование, а продукты реакции еще не образовались). [c.173]

Адсорбция. С учетом различных механизмов действия (адсорбции, образования соединений с отделяемыми компонентами и т. д.) в качестве коллекторов были исследованы галогениды и другие малорастворимые соли серебра. Известно, что свежие осадки AgX имеют поверхностный заряд, знак которого зависит от заряда ионов, участвующих в реакции осаждения и находящихся в избытке, т. е. отрицательный при избытке ионов X , сорбированных осадком, и положительный при избытке Ag+. Осадок AgX — эффективный сорбент наряду с ионами элементов на его поверхности могут удерживаться ионы различных молекул и полярные вещества на этом принципе основано, е частности, применение адсорбционных индикаторов в аргентометрическом титровании по методу Фаянса. При этом катионы находятся на поверхности отрицательно заряженных осадкон, анионы — на поверхности положительно заряженных. [c.423]

При детальном рассмотрении теории обменной адсорбции на угле А. Н. Фрумкина и Н. А. Шилова оказывается, что эти теории не противоречат друг другу, а являются толкованиями одного и того же явления с различных точек зрения. К этому выводу легко прийти, если учесть, что поверхностные соединения Н А. Шилова способны в воде ионизироваться н образовывать двойной электрический слой газового элeкtpoдa. [c.153]

Второй принцип классификации исходит из природы сил взаимодействия. Процесс изменения концентрации в поверхностном слое, обусловленный Молекулярными вандерваальсовыми силами, называется физической адсорбцией. В том же случае, когда происходит образование поверхностного соединения в результате действия химических сил, процесс носит название хемосОрбции. [c.106]

Развитие электрохимической кинетики стало возможным в значительной мере в результате успехов, достигнутых в познании строения границы раздела электрод — раствор. Теория двойного электрического слоя начала развиваться значительно раньше современного направления электрохимической кинетики и к моменту возникновения последнего достигла уже известного совершенства благодаря работам Г. Гельмгольца, Ж- Гуи, Д. Чапмена и О. Штерна. Фрумкин развил термодинамическую теорию поверхностных явлений на границе раздела фаз и теорию двойного слоя при адсорбции органических соединений (1919—1926) и ввел в электрохимию понятие о потенциале нулевого заряда двойного слоя, который является фундаментальной характеристикой металла (1928). В 1933 г. Фрумкин показал, что учет строения двойного слоя необходим для понимания кинетики электродных процессов, так как поле двойного слоя влияет на концентрацию реагирующего вещества у поверхности электрода и на энергию активации процесса. Так была установлена количественная взаимосвязь между двумя главными направлениями современной электрохимии и начался современный этап развития кинетики электродных процессов. [c.11]

Таким образом, понятие адсорбции (поверхностного избытка) в общем случае не совпадает с понятием поверхностной концентрации, т. е. количеством данного компонента, непосредственно связанным с единицей поверхности электрода. Так, поверхностная концентрация — величина всегда положительная, тогда как адсорбция может быть как положительной, так и отрицательной. Интерес представляют собой системы, в которых поверхностный избыток локализуется в пределах одного монсслоя адсорбирующегося вещества и, кроме того, выполняется условие VlNJv2N2 1. В таких системах относительный поверхностный избыток, приблизительно равный мало отличается от поверхностной концентрации компонента 1. Такие системы реализуются, например, при адсорбции большинства органических соединений из водных растворов, а также при адсорбции атомов водорода на границе электрод — раствор. Однако в общем случае для определения поверхностной концентрации компонента по гиббсовской адсорбции нужны дополнительные модельные представления о распределении концентрации в зависимости от расстояния до электрода. [c.20]

Кратко остановимся на попытках истолкования природы явления хемосорбции органических соединений в области высоких анодных цотенциалов. В ранних работах, относящихся к периоду открытия этого явления, считали, что оно связано с наличием в молекуле органического соединения валентно-ненасыщенных групп. Большая роль придавалась л-электронному взаимодействию органических молекул с поверхностью (образование поверхностных соединений типа я- комплексов). Хотя эти представления хорошо объясняли, например, высокую адсорбируемость диенов с легко поляризуемой системой сопряженных п-связей, при трактовке причин адсорбируемости при высоких анодных потенциалах таких соединений, как алифатические спирты, встретились трудности. Явление хемосорбцни при высоких анодных потенциалах пытались истолковать на основе лигандной теории хемосорбции. Полагали, что хемосорбированные органические частицы, как и другие адсорбирующиеся компоненты раствора, включаются в полусферу комплекса, в котором центральной электронно-акцеп-торной частицей является ион Р1" +. Это объясняло конкурентный характер адсорбции, но нередко вступало в противоречие с ожидаемыми корреляциями между склонностью органических веществ к ком плексообразованию с платиновыми ионами и их адсорбируемостью в области высоких анодных шотенциалов. [c.122]

В действительности, как правило, при прочной (двухэлектронной) связи не образуются ни чисто гомеополярные, ни чисто ионные связи. Одноэлектронно (слабо) связанные атомы или радикалы обладают свободной валентностью и реакционноспособны , что и является причиной каталитического ускорения реакций. Двухэлектронные связи приводят к образованию прочных поверхностных соединений, не обладающих реакционной способностью и могущих являться причиной хемосорб-ционного отравления поверхности. В зависимости от типа полупроводника (и или р) адсорбция будет сопровождаться связью донорного или акцепторного типа, что и определяет селективность действия катализаторов полупроводникового типа. [c.302]

Мультиплетная теория ставит геометрическое строение активного центра в прямое соответствие со строением претерпевающей превращение молекулы. Главной основной предпосылкой гетерогенного катализа является интенсивная адсорбция реагирующего вещества на поверхности катализатора. Особенно энергично адсорбируется вещество, когда между расположением атомов в адсорбируемой молекуле и атомов в кристаллической рещетке катализатора существует определенное соответствие. Например, при адсорбции циклогексана на октаэдрических гранях металлов молекула располагается на кристалле (рис. 189). Каталитическое действие происходит тогда, когда соответствующие связи в реагирующей молекуле ослабляются. Для такого ослабления связей необходимо удаление друг от друга соседних атомов в молекуле. Когда размеры постоянной решетки кристалла превышают расстояние между атомами в реагирующей молекуле, связи ослабляются и происходит каталитическое ускорение реакции. Поверхностное соединение образуется из одной или нескольких молекул вещества и из нескольких атомов катализатора. Группа атомов катализатора, вступающих в поверхностное соединение, называется мультиплетом. Обычно эта группа состоит из двух-трех атомов. [c.444]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология