ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Молекулярная адсорбция из растворов – процесс более сложный по сравнению с адсорбцией на границе «жидкость–газ»

Молекулярная адсорбция из растворов – процесс более сложный по сравнению с адсорбцией на границе «жидкость – газ». Наряду с силовым полем твердой фазы необходимо принимать во внимание межмолекулярные взаимодействия в жидкости, которые часто играют решающую роль.

При рассмотрении адсорбции газов и паров на твердом адсорбенте исходят из того, что в начальный момент поверхность адсорбента свободна, а затем по мере увеличения давления газа постепенно заполняется адсорбтивом. При адсорбции из раствора поверхность адсорбента всегда полностью занята молекулами растворителя и растворенного вещества. Растворенное вещество может адсорбироваться, только вытесняя с поверхности молекулы растворителя, т. е. происходит обменная молекулярная адсорбция. Таким образом, в молекулярной адсорбции из растворов участвуют как минимум два компонента и между ними имеет место конкуренция за места в поверхностном слое.

Адсорбция ПАВ на границе «твердое тело – жидкость» имеет много общего с адсорбцией на границе жидкость – газ. Так, к обоим видам адсорбции применимы уравнения Генри, Фрейндлиха, Ленгмюра и правило Дюкло – Траубе. Вместе с тем, имеются существенные различия. На границе жидкость – газ молекулы ПАВ ориентированы всегда одинаково: гидрофильные полярные части молекул направлены к воде, а гидрофобные неполярные радикалы – к воздуху. Ориентация молекул ПАВ на границе «твердое тело – жидкость» происходит в соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера.

Молекулярная адсорбция из растворов существенно зависит от свойств растворенного вещества, растворителя и адсорбента. Так, а) вещество адсорбируется тем лучше, чем оно менее растворимо в данном растворителе; б) на твердых поверхностях адсорбируются только вещества, обладающие полярностью, промежуточной между полярностями фаз; в) неполярные твердые тела лучше адсорбируют неполярные адсорбтивы и наоборот. Существует также ряд других частных закономерностей. Из растворов сильных электролитов на поверхности твердых веществ адсорбируются ионы. Адсорбция увеличивается с увеличением кристаллического радиуса и заряда иона, противоположного заряду поверхности. На поверхности кристаллов избирательно сорбируются ионы, способные достраивать кристаллическую решетку (правило Панета – Фаянса).

Некоторые твердые вещества – иониты способны обменивать свои ионы на ионы того же знака в растворе. Между ионами в растворе и в ионите устанавливается ионообменное равновесие, константа которого отражает свойства обменивающихся ионов и селективность ионита.

К явлению адсорбции близки явления смачивания и адгезии, определяющиеся интенсивностью взаимодействия между молекулами разных веществ.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что является причиной адсорбции растворенных веществ на поверхности твердых тел?

2. Какая адсорбция называется молекулярной, от каких факторов она зависит?

3. Какими математическими уравнениями описываются изотермы молекулярной адсорбции?

4. Как зависит молекулярная адсорбция от природы растворенного вещества, растворителя и адсорбента?

5. Сформулируйте правило уравнивания полярностей Ребиндера.

6. Перечислите особенности ионной адсорбции. Как она зависит от размеров и зарядов ионов?

7. Сформулируйте правило Панета – Фаянса.

8. В чем состоит сущность ионообменной адсорбции? Какое состояние называется ионообменным равновесием? Какая величина его характеризует?

9. Какое явление называется смачиванием? Чем оно обусловлено?

10.Что называется углом смачивания?

11.Какие поверхности называются гидрофильными, гидрофобными?

12.Что называется адгезией? От чего зависит работа адгезии?

Закончив изучение главы 5, вы должны

1) знать:

• факторы, от которых зависит молекулярная адсорбция;

• уравнения Фрейндлиха, Ленгмюра, Гиббса;

• от чего зависит ионная адсорбция;

• сущность явлений смачивания и адгезии, чем они обусловлены;

2) уметь:

• предсказывать величину молекулярной адсорбции в зависимости от природы адсорбента, состава и строения адсорбтива, природы растворителя;

• сопоставлять величины ионной адсорбции различных ионов на поверхности кристаллов;

• рассчитывать угол смачивания и работу адгезии.