Ван-дер-Ваальса, типа, адсорбция

Физическая адсорбция обусловлена слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Химическая адсорбция сопровождается более или менее сильным взаимодействием адсорбата с катализатором по типу ковалентной или координационной связи. [c.10]

Когда газ проникает внутрь твердого тела, мы можем наблюдать два различных процесса газ может просто растворяться в этом теле с образованием твердого раствора или он может реагировать с твердым телом, вступая с ним в соединение. Когда газ уплотняется на поверхности твердого тела, можно констатировать или слабое взаимодействие между газом и твердым телом, аналогичное явлению конденсации, или сильное взаимодействие типа химической реакции. Первое явление называют физической.адсорбцией, второе явление — химической адсорбцией или хемосорбцией. Часто в качестве синонимов для обозначения первого явления применяют термин в ан-дер-ваальсо-ва адсорбция, для второго — термин а к т и- [c.12]

Абсорбция и адсорбция газов зависят от переноса молекул газа из общей массы к поверхности жидкости или твердого тела. В случае жидкости молекулы газа в дальнейшем диффундируют во всем объеме жидкости, тогда как на поверхности твердого тела они удерживаются физическими (Ван-дер-Ваальса) или химическими (хемосорбция) силами. Когда поверхность жидкости или твердого тела вступает в контакт с покоящимся газом, диффузия молекул газа протекает по законам молекулярной диффузии, и скорость ее зависит от температуры и давления газа и типа газовых молекул. Скорость переноса молекул Na в мольных единицах на единицу площади за единицу времени описывается законом Фика [c.103]

Как сернистый газ, так и двуокись углерода обладают квадрупольными моментами, и поэтому возникает вопрос о том, что в первую очередь определяет теплоту адсорбции — неполярные силы Ван-дер-Ваальса или электростатические силы. Активные центры для этих двух типов поверхностных сил не совпадают друг с другом (см. раздел V, 12). Участки, активные ПО отношению к силам Ван-дер-Ваальса, остаются неактивными в отношении электростатических эффектов и наоборот. [c.112]

Дальнейшее интенсивное исследование области существования двумерного газа позволило Де Буру в бО-х гг. дать совершенно новую трактовку различных типов изотерм, основанную на представлении о сжимаемом монослое и предложить еще одно уравнение изотермы адсорбции [10]. Теория Де Бура является логическим развитием теории Гаркинса и Юра, основанным на тех же исходных предпосылках. В отличие от этих авторов, Де Бур использует общее уравнение состояния, охватывающее значительно более широкую область. Единство свойств адсорбционных слоев и нерастворимых пленок позволило Де Буру избрать в качестве основы двумерный аналог уравнения Ван-дер-Ваальса, применимый [см. уравнение (VII. 10)] к поверхностным пленкам [c.155]

Следует различать физическую адсорбцию и хемосорбцию. Силы, вызывающие физическую адсорбцию, относятся к тому же типу, что и силы, вызывающие конденсацию газа в жидкость они известны как силы Ван-дер-Ваальса. Теплота, выделяющаяся в процессе физической адсорбции, имеет тот же порядок величины, что и теплота, выделяющаяся в процессе конденсации газа, а количество адсорбированного вещества может соответствовать нескольким монослоям. Процесс физической адсорбции можно легко обратить, понизив давление газа или концентрацию растворенного вещества при повышении температуры физическая адсорбция уменьшается. [c.249]

Таким образом, термические уравнения теории объемного заполнения пор в случае адсорбции газов и паров содержат постоянные для каждого типа цеолитов структурные константы и три константы, зависящие от типа адсорбата коэффициент аффинности р (при условии, что стандартным веществом является первый член соответствующего гомологического ряда), мольный объем вещества в адсорбированном состоянии V (или константу уравнения Ван-дер-Ваальса ) и коэффициент плотности упаковки Ку. В общем виде уравнение для газов (Г > Гкр) имеет вид [c.413]

Уравнения состояния типа уравнения Ван-дер-Ваальса. Следующий логический шаг вперед — введение в уравнение состояния поправок, учитывающих как собственную площадь молекул, так и силу их взаимного притяжения. В результате должен получиться аналог уравнения Ван-дер-Ваальса. Особое внимание уравнениям этого типа уделяется в работах де Бура [4], а также Росса и Оливье [21]. В свое время автор этой книги также достаточно подробно исследовал те типы изотерм адсорбции, которые можно получать, исходя из подобных уравнений состояния [45]. [c.456]

Первый переход в субмонослойной области соответствует конденсации двумерной разреженной пленки. Обратите внимание, что этот переход предсказывается теоретически как для локализованных пленок с латеральным взаимодействием [уравнение (Х1У-52)], так и для неидеальных подвижных пленок, подчиняющихся двумерному уравнению Ван-дер-Ваальса и другим подобным уравнениям, приведенным в табл. Х1У-2. Впервые двумерная конденсация в адсорбированном слое наблюдалась при адсорбции криптона на бромиде натрия [87] в настоящее время таких примеров известно довольно много. На рис. Х1У-22 приведена серия изотерм адсорбции криптона на грани (001) графита [88]. Штриховой линией обозначена вероятная фазовая диаграмма адсорбированного слоя область при температуре немного ниже 85 К соответствует равновесию типа газ — твердое тело, а при несколько бо- [c.470]

В предыдущей главе было показано, что хемосорбция реагирующего вещества на поверхности катализатора является важной частью гетерогенно-каталитической реакции и что она представляет собой реакцию между свободной молекулой и поверхностью. Почти всегда хемосорбция экзотермична, и существует множество доказательств на основе простых и бесспорных калориметрических опытов, что силы связи с поверхностью по величине близки к силам связи в молекулах. Рассмотрение табл. 14 показывает, что теплоты адсорбции двухатомной молекулы типа Но или Ог на различных переходных металлах очень велики. Крайне маловероятно, чтобы такие большие количества энергии могли выделяться в случае адсорбции молекул как таковых. Гораздо более вероятно, что эти молекулы при взаимодействии с поверхностью расщепляются на атомы и образуют ковалентные связи М — Н или даже ионизируются с образованием связей или М+Н". Не придерживаясь предвзятой точки зрения относительно этих возможностей, полезно рассмотреть [11 изменения потенциальной энергии по мере приближения молекулы к поверхности под действием притяжения силами Ван-дер-Ваальса. Для простоты сначала принимают, что образуются ковалентные связи М — Н. [c.178]

Интересный анализ в этой области провел Ф. Ф. Волькенштейн [23]. Он сопоставил вид уравнений для фиктивных законов распределения р(Я) и законов силовых взаимодействий ЛЯ(0), отвечающих одним и тем же наблюдаемым на опыте изотермам 0(р). Правда, такое сравнение удалось провести не для самого общего случая произвольного типа взаимодействия в хемосорбционном слое на однородной поверхности, а только для тех случаев, когда это взаимодействие может быть учтено в рамках уравнения состояния типа Ван-дер-Ваальса. Это означает (см. 6), что изотерму адсорбции можно записать в виде [c.32]

Энергетические эффекты, сопровождающие адсорбцию,— очень важный показатель сродства адсорбата к поверхности адсорбента, указывают на тип адсорбции (физическую и химическую), неоднородность поверхности твердого тела и форму изотерм адсорбции, т. е. являются критерием сорбционного процесса и одним из его характерных параметров. Знание теплот адсорбции дает нам точные сведения о физической или химической природе явления, а также об активности поверхности адсорбента или катализатора. Обзор этой области можно найти в книгах Адама [17] и Брунауэра [18]. Теплота физической адсорбции первого монослоя, обусловленная действием сил Ван-дер-Ваальса, для подавляющего большинства известных случаев несколько выше теплоты конденсации адсорбируемого вещества и редко превышает ее удвоенное значение. Адсорбция же второго и последующих слоев протекает с меньшей энергией, величина которой сравнима с теплотой конденсации. Наоборот, теплота хемосорбции имеет более широкий энергетический интервал и измеряется десятками (20—100) ккал1моль. Несмотря на это, резкой границы между этими видами адсорбции не существует, сильное смещение электронов при физической адсорбции трудно отличить от обобществления электронов при хемосорбции. [c.21]

Повидимому, всё ещё остаётся открытым вопрос о том, прекра-Едаетея ли адсорбция типа ван-дер-Ваальса или адсорбция любого другого типа на сгекле после того, как поверхность покрыта мономолекулярным или одноатомным слоем. Основное затруднение в разрешении этого вопроса связано с оценкой площади твёрдой поверх-нссги. Известные из литературы работы по адсорбции на стекле приводили к самым разлитым результатам, начиная с ничтожных количеств и кончая величинами адсорбции, соответсгвующими слоям в несколько сот молекул толщиной, если принять кажущуюся площадь за истинную. Не подлежит сомнению, что эти высокие значения адсорбции получались для пористых поверхностей. Как указывает Мак-Бэйн 3, почти все поверхности стёкол, в особенности обработанные кислотами с целью очистки, покрыты более или менее толстым слоем силикагеля, делающим текстуру поверхности почти губчатой с молекулярной точки зрения кроме того, стекле [c.340]

В период его образования, обладают резко выраженной тенденцией к притяжению ионов противоположного знака. Поэтому этот тип адсорбции, который может быть весьма слабо выражен на некоторых гладких кристаллических гранях, в случае активных центров только что упомянутого типа приобретает первостепенное значение. В результате этого энергии адсорбционных связей при данном типе адсорбции будут снова обладать неоднородным распределением. Отметим, что активные центры для сил Ван-дер-Ваальса и для кулоновских сил не совпадают между собой. Более того, активные центры для сил Ван-дер-Ваальса неактивны по отношению к кулоновским силам, и наоборот[101а]. Как уже было указано в разделе У,4, ионы обладают также способностью поляризовать диэлектрики [см. уравнения (19) и (21)], и возникающее в результате этого эффекта слагаемое энергии адсорбции может даже превышать по своей величине слагаемое, обусловленное кулоновскими силами. Величины поляризационных эффектов, так же как и в случае взаимодействия ионов с поверхностью металлов, изменяются на активных центрах в значительно меньшей степени, чем величины кулоновских сил. [c.68]

Как указывалось, акт катализа сопряжен с взаимодействием катализатора с субстратом (субстратами). Его необходимой фазой является посадка молекул реагентов на поверхность катализатора, т. е. адсорбция. В отличие от физической адсорбции, обусловленной слабыми силами Ван-дер-Ваальса, в каталитическом процессе адсорбция должна сопровождаться более или менее сильным взаимодействием адсорбата с катализатором по типу ковалентной или координационной связи. Такой тип адсорбции называется хемосорбцией. Если для образования хемосорбционного комплекса требуется преодолеть энергетический барьер, то говорят об активированной адсорбции, а высоту барьера называют энергией активации хемосорбдии. [c.18]

Принято различать два типа адсорбции — физическую и химическую, хотя существуют и промежуточные формы. В процессе физической адсорбции молекулы связываются с поверхностью силами Ван-дер-Ваальса, при химической (хемосорбции) — силами химического взаимодействия. Физическая сорбция обратима, в то время как хемосорбция может быть и необратимой. Кроме того, значения теплот хемосо ции. [c.135]

Внимание многих исследователей в последние годы привлечено к новому типу углеродных адсорбентов - молекулярно-ситовым углям (MS ). Этот интерес не случаен. Молекулярно-ситовые угли имеют более узкие поры, чем сарановые угли, и адсорбция на них молекул малого диаметра является предельным случаем адсорбции за счет дисперсионных сил (сил Ван-дер-Ваальса) подобно адсорбции более крупных молекул циклогексана и бензола на сарановом уше, когда диаметр пор адсорбента соизмерим с размерами молекул адсорбата. В силу своих сорбционных свойств молекулярно-ситовые угли имеют широкие перспективы промышленного применения. Особенности их энергетической структуры в отдельных случаях обусловливают некоторые преимущества MS перед цеолитами. Так, например, они могут служить эффективным средством разделения и очистки газовых и жидких смесей в присутствии такого полярного компонента, как вода. Плохая сорбируемость полярных веществ на углеродных адсорбентах предопределяет также возможность использования молекулярно-ситовых углей для очистки газовых потоков от различных органических примесей. [c.529]

Во многих случаях бывает трудно решить, относится ли данное адсорбционное явление к ([)изической адсорбции или хемосорбции. Физическую адсорбцию можно определить как явление, при котором молекулы связываются с поверхностью адсорбента силами Ван-дер-Ваальса в их самом широком понимании, т, е, с учетом притяжения квадруполей, а также постоянных и наведенных диполей. Химическую адсорбцию можно представить как явление, при котором связь молекул с поверхностью осуществляется за счет обмена электронами или нх обобществления. Эти определения позволяют теоретически разграничить два обсуждаемых типа явлеиш , однако отличить их друг от друга иа практике представляет весьма трудную задачу. [c.20]

Представляет интерес проверить, остается ли этот вывод справедливым в 0т 10шени>и других типов адсорбционных нро-цеееов, рассмотренных в ра.зделе V. В случае неполярных сил Ваи-дер-Ваальса, описанных в разделе У,2, этот вывод в принципе сохраняется. Уголь, действующий в основном как проводя-Ш.НЙ адсорбент, по самой своей природе обладает в пределах молекулярных размеров довольно плоской адсорбирующей поверхностью [41 б]. Однако между свойствами базисных плоскостей и граней гексагональных призм структуры графита имеется значительное различие, вследетвие чего поверхность обычного угля не обладает достаточной однородностью, чтобы на ней могла наблюдаться ступенчатая физическая адсорбция. Но если уголь графитизировать при очень высоких температурах, то можно изготовить адсорбент с однородной поверхностью, о чем свидетельствуют ступенчатые изотермы адсорбции, наблюдавшиеся при адсорбции криптона на графитизированной саже [99]. [c.67]

Как мы видели в разделе VI, 2, физическая адсорбция обычных газов на ионных поверхностях происходит вследствие совместного действия сил Ван-дер-Ваальса и поляризации молекул электрическими полями поверхности. Активные центры (раздел V, 12) оказывают влияние на оба эти эффекта. Поэтому реальные неоднородные поверхности ионных адсорбентов, состоящие из различных кристаллографических граней, межкристаллитных границ, ребер, вака.нтных мест и других типов активных участков, будут практически во всех случаях адсорбировать первые молекулы с относительно большой теплотой адсорбции. С увеличением степени заполнения теплота адсорбции будет заметно уменьшаться [177]. Крофорд и Томпкинс [178] при изучении адсорбции сернистого газа, двуокиси углерода и других газов на фтористом кальции и фтористом барии нашли, что теплоты адсорбции уменьшаются с увеличением количества адсорбированного газа. Они приписывают этот эффект неоднородности исследованных поверхностей, а также наличию различных кристаллографических плоскостей. [c.112]

Наряду с адсорбцией ионов, вызываемой электростатическими силами, может иметь место специфическая для каждого сорта частиц адсорбция, вызываемая силами Ван дер Ваальса или химическими силами. Проявление последних приводит к адсорбции ионов на одноименно заряженной поверхности, а также к адсорбции органических веществ молекулярного типа. При этом влияние анионов может наблюдаться не только на восходящей ветви электрокапиллярной кривой (электростатические силы), но и на нисходящей (химические силы). Аналогичный эффект оказывают катионы. Соответственно максимум электрокапиллярной кривой смещается в электроотрицательную (действие анионов) или электроположительную (действие катионов) сторону. Так как работа адсорбции положительна (процесс совершается самопроизвольно), поверхностная энергия адсорбента уменьшается, т. е. уменьшается а. В присутствии поверхностноактивных веществ молекулярного типа смещение максимума не наблюдается, но величина о заметно снижается. Смещение потенциала электрода в положительную или отрицательную сторону до значений, при которых электростатические силы начинают преобладать над силами специфической адсорбции, приводит к прекращению действия поверхностно-активных веществ, вследствие их вытеснения из двойного электрического слоя, и электрокапиллярная кривая сливается с кривой, полученной в отсутствие поверхностно-активных веществ. Соответствующие потенциалы называются положительным и отрицательным потенциалами десорбции (е .с и бдес) и ограничивают область потенциалов, внутри которой происходит адсорбция поверхностно-активных веществ (от бдес до бдес). [c.100]

Когда газ проникает внутрь твердого тела, могут наблюдаться два различных процесса газ просто растворяется в этом теле, образуя твердый раствор, или вступает с ним в химическое взаимодействие. Когда газ уплотняется на поверхности твердого тела, можно констатировать или слабое взаимодействие между газом и твердым телом, аналогичное явлению конденсации, или сильное взаимодействие типа химической реакции. Первое явление называется физической адсорбцией, второе — химической, или активированной, адсорбцией — хемосорбцией. Пример хемосорбции — адсорбция кислорода на поверхности металлов. Часто физическую адсорбцию называют ван-дер-ваальсовой (силы, обусловливающие физическую адсорбцию, открыл Ван-дер-Ваальс). [c.164]

Скорость адсорбции молекул вещества зависит от механизма адсорбционного процесса. Молекулы газа могут удерживаться на поверхности слабыми ван-дер-ваальсовы-ми силами притяжения, которые действуют между вседхи молекулами, или же более сильными связями химического типа (хемисорбция), зависящими от химических характеристик адсорбированной молекулы и поверхности. Хотя адсорбция, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса может способствовать протеканию реакций, так как адсорбированные молекулы проводят в непосредственной близости друг от друга более долгое время, чем при столкновениях внутри газа, хемисорбция обычно более эффективно влияет на скорость реакций, что связано с изменением химической структуры адсорбированной молекулы. Для некоторых хемисорбционных процессов разумно предположить, что наличие химической связи приводит к появлению по крайней мере мономолекулярного слоя, адсорбированного на поверхности. Приведенный ниже анализ скорости адсорбции для этих процессов был впервые выполнен Лэнгмюром. [c.513]

Рис. XIV-13. Изотермы адсорбции, соответствующие уравнению состояншг дву мерной адсорбированной фазы типа уравнения Ван-дер-Ваальса.

Взаимодействия атомов и молекул с поверхностями твердых тел принято подразделять на два типа. В случае, когда молекула удерживается у поверхности силами Ван-дер-Ваальса, т. е. не происходит перераспределения электрического заряда в системе, говорят о так называемой физической адсорбции. Для описания физической адсорбции могут быть использованы формулы, вытекаюш ие из обш ей теории дисперсионных взаимодействий [36]. Наиболее существенным свойством атома (молекулы), согласно теории, в этом случае является динамическая поляризуемость а (со), а твердого тела — диэлектрическая восприимчивость е (ю), характериззгющая отклик системы на внешнее электромагнитное поле. Вандерваальсова энергия вза- [c.60]

Отсюда также ясно, что выражение (11.20) не является наиболее общей формой уравнения для изотермы адсорбции с отталкиванием частиц и пригодно лишь в той мере, в какой уравнение типа Ва11-дер-Ваальса можно использовать для описания состояния частиц 3 хемосорбционных слоях. Для смеси газов уравнение Ван-дер-Ваальса является слишком громоздким и переход к более простым уравнениям со вторыми вириальными коэффициентами значительно упрощает расчеты. Уравнение состояния для смеси газов со вторыми внриальными коэффициентами [c.31]

Если механизм адсорбции для температур ниже Тс, с помощью которого предполагается объяснить эти результаты, является физической адсорбцией ван-дер-ваальсова типа, то Тс должно быть в определенном соотношении с константами Ван-дер-Ваальса. Притяжение между двумя различными молекулами в первом приближении определяется средним геометрическим значением их ван-дер-ваальсовых констант а [c.332]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология