![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные положения теории БЭТ
· На поверхности адсорбента имеется определенное число равноценных в энергетическом отношении активных центров, способных удерживать молекулы адсорбтива. · Для упрощения взаимодействием соседних (в горизонтальной плоскости) адсорбированных молекул в первом и последующем слоях пренебрегают. · Каждая молекула первого слоя представляет собой возможный центр для адсорбции и образования второго адсорбционного слоя, каждая молекула второго слоя является возможным центром адсорбции в третьем слое и т.д. (рисунок 4). Таким образом, адсорбированная фаза представляет собой совокупность адсорбированных комплексов – полимолекулярных цепочек, начинающихся молекулами первого слоя, которые непосредственно связаны с поверхностью адсорбента. ·
Рис. 4. Схема полимолекулярной адсорбции по теории БЭТ
Все эти предпосылки достаточно условны (в частности, согласно теории БЭТ каждая молекула имеет только двух соседей – верх, низ, в то время как у реальной жидкости их гораздо больше). Брунауэр, Эммет и Теллер при выводе уравнения рассматривают адсорбцию молекул пара как серию квазихимических реакций образования единичных и кратных адсорбционных комплексов: пар + свободная поверхность Û единичные комплексы; пар + единичные комплексы Û двойные комплексы; пар + двойные комплексы Û тройные комплексы и т.д. При этом теплота адсорбции первого слоя молекул Q, т. е. теплота образования единичных комплексов гораздо больше, чем для всех последующих слоев. Теплоты адсорбции всех последующих слоёв приблизительно одинаковы и равны теплоте объемной конденсации L. Для константы равновесия полимолекулярной адсорбции С можно написать следующее уравнение:
где (Q – L) – чистая теплота адсорбции. На основе этих представлений Брунауэр, Эммет и Тейлер вывели следующее уравнение изотермы адсорбции паров:
где А – величина адсорбции при давлении пара Р; А¥ – величина предельной адсорбции; у = Р/Рs – отношение давления пара над адсорбентом к давлению насыщенного пара; С – константа равновесия полимолекулярной адсорбции. Уравнение (2) называется уравнением полимолекулярной адсорбции БЭТ. При значениях давления Р, далеких от Рs, адсорбция приводит к образованию мономолекулярного слоя и уравнение БЭТ переходит в уравнение Ленгмюра (см. 6.12). По мере приближения Р к Рs число свободных активных центров сокращается, кратность комплексов растет, наблюдается полимолекулярная адсорбция. При Р = Рs происходит объемная конденсация пара, поверхность адсорбента покрывается слоем жидкости. Теория БЭТ, так же как и теория Ленгмюра, указывает путь для определения удельной поверхности адсорбента. Найдя А¥ для паров простых веществ при низких температурах (для увеличения величины адсорбции) и зная площадь w, занимаемую молекулой адсорбтива, легко вычислить удельную поверхность адсорбента Sуд: Sуд = А¥ × NA × w. (3) При определении удельной поверхности в качестве адсорбтивов используют инертные газы (азот, аргон, криптон), которые проявляют слабое межмолекулярное взаимодействие, что находится в соответствии с исходными допущениями теории. Несмотря на ряд недостатков, теория БЭТ является в настоящее время лучшей и наиболее полезной теорией физической адсорбции.
|