Основные положения теории Поляни

· Адсорбция обусловливается чисто физическими силами.

· На поверхности адсорбента нет активных центров, а адсорбционные силы действуют вблизи от поверхности адсорбента и образуют около этой поверхности со стороны газовой фазы непрерывное силовое поле, характеризующееся адсорбционным потенциалом θ (рисунок 2).

· Адсорбционные силы действуют на сравнительно большие расстояния, во всяком случае большие, чем размеры отдельных молекул адсорбтива. Поэтому можно говорить о существовании у поверхности адсорбента адсорбционного объема, который заполняется при адсорбции молекулами адсорбтива.

· Действие адсорбционных сил по мере удаления от поверхности уменьшается и на некотором расстоянии практически становится равным нулю, соответственно уменьшается и адсорбционный потенциал θ.

· Притяжение данной молекулы поверхностью адсорбента не зависит от наличия в адсорбционном пространстве других молекул, вследствие чего возможна полимолекулярная адсорбция.

· Адсорбционные силы не зависят от температуры, и, следовательно, с изменением температуры адсорбционный объем не изменяется.

На рисунке 2 схематически показан разрез адсорбционного объема, отвечающий представлениям потенциальной теории адсорбции. Адсорбированными являются те молекулы, которые попали в адсорбционный объем, они находятся под действием силового поля.

Рис.2. Схема адсорбционного объема по представлениям потенциальной теории адсорбции

В соответствии с теорией Поляни адсорбция молекул адсорбтива может продолжаться до тех пор, пока будет заполнен весь адсорбционный объем. При этом на поверхности адсорбента могут образоваться несколько слоев адсорбированных молекул. Практически все адсорбированное вещество будет находиться в жидком состоянии, поскольку при адсорбции пара расстояния между молекулами на поверхности адсорбента резко сокращаются, происходит конденсация пара.

Теория Поляни не приводит к выводу уравнения изотермы адсорбции. Она описывает зависимость адсорбционного потенциала θ от адсорбционного объема. Эта зависимость называется потенциальной характеристической кривой адсорбции (рисунок 3).

Рис. 3. Потенциальная характеристическая кривая адсорбции

Из кривой видно, что с увеличением адсорбционного объема адсорбционный потенциал уменьшается и при некотором значении объема потенциал становится равным 0. Характеристическая кривая индивидуальна для каждой пары адсорбент – адсорбтив. Ее можно построить на основании экспериментально полученной изотермы адсорбции при одной температуре. В свою очередь, зная характеристическую кривую, можно построить изотерму адсорбции для любой другой температуры. Теория Поляни хорошо описывает зависимость величины адсорбции от температуры и полимолекулярную адсорбцию с капиллярной конденсацией.

Теория Поляни рассматривает процесс адсорбции с термодинамических позиций (как и теория Гиббса), а ранее рассмотренная теория Ленгмюра – с молекулярно-кинетических. Они как бы дополняют друг друга. Делались попытки обобщить представления Ленгмюра и Поляни и описать изотермы различной формы с помощью одного уравнения.