Адсорбция на границе раздела твердое тело –жидкий раствор – это процесс самопроизвольного увеличения концентрациирастворенного вещества вблизи поверхности твердого адсорбента. Этот видадсорбции осложняется не только особенностями твердой поверхностиадсорбентов, но и тем, что при адсорбции из растворов происходитодновременная адсорбция как растворителя, так и растворенного вещества.
На границе твердое тело – раствор различают два вида адсорбции –молекулярную, или адсорбцию неэлектролитов, когда твердое телоадсорбирует молекулы адсорбтива, и адсорбцию ионную, когда адсорбентизбирательно адсорбирует из раствора электролита один из видов ионов.
Количественно адсорбцию растворенного вещества на твердом адсорбенте оценивают следующим уравнением:
где a – количество вещества, адсорбированного одним граммом адсорбента, моль/г; m – масса адсорбента, г; – начальная концентрация раствора, моль/дм3; – равновесная концентрация раствора после адсорбции, моль/дм3; V – объем раствора адсорбтива, дм3.
В области средних концентраций адсорбтива адсорбция растворенноговещества на твердом адсорбенте описывается уравнением Фрейндлиха:
где, 1/n – эмпирические константы, зависящие от природы адсорбента иадсорбтива, значения которых находят экспериментально. Для того чтобыопределить значения и 1/n, уравнение Фрейндлиха логарифмируют, преобразуя его в линейное:
Тогда, построив график зависимости lga = f( ), получают прямую линию, которая отсекает на оси ординат отрезок, равный , а тангенс угла равен 1/n (рис. 13).
Для описания адсорбции из раствора на твердом адсорбенте применимо также уравнение Ленгмюра:
Наряду с концентрацией раствора на адсорбцию из раствора на твердомадсорбенте влияют природа растворителя, растворенного вещества,адсорбента, время адсорбции и температура.
Так как молекулы растворителя и растворенного вещества конкурируютпри адсорбции, то, чем хуже адсорбируется растворитель, тем лучше будетадсорбироваться растворенное вещество. Правило Шилова гласит: чем лучшерастворитель растворяет вещество, тем хуже это вещество адсорбируется израствора.
Для прогнозирования адсорбции с учетом влияния природы растворителя ирастворенного вещества используют правило уравнивания полярностейРебиндера, которое говорит о том, что процесс адсорбции протекает всторону уравнения полярности фаз и тем сильнее, чем большепервоначальная разность полярностей. Таким образом, чем больше разностьполярностей между растворителем и адсорбентом, тем лучше растворенноевещество будет адсорбироваться. Именно на этом свойстве основанопрактическое применение полярных адсорбентов (силикагель, оксидалюминия) для адсорбции малополярных дифильных молекул (спиртов,карбоновых кислот) из неполярных сред и неполярных адсорбентов (уголь)для адсорбции тех же веществ из полярных сред. Например, маслянуюкислоту из бензола необходимо адсорбировать на силикагеле, а из воды –на угле или гидрофобном силикагеле с привитыми алкильными группами.
Answers & Comments
Адсорбция на границе раздела твердое тело –жидкий раствор – это процесс самопроизвольного увеличения концентрациирастворенного вещества вблизи поверхности твердого адсорбента. Этот видадсорбции осложняется не только особенностями твердой поверхностиадсорбентов, но и тем, что при адсорбции из растворов происходитодновременная адсорбция как растворителя, так и растворенного вещества.
На границе твердое тело – раствор различают два вида адсорбции –молекулярную, или адсорбцию неэлектролитов, когда твердое телоадсорбирует молекулы адсорбтива, и адсорбцию ионную, когда адсорбентизбирательно адсорбирует из раствора электролита один из видов ионов.
Количественно адсорбцию растворенного вещества на твердом адсорбенте оценивают следующим уравнением:
где a – количество вещества, адсорбированного одним граммом адсорбента, моль/г; m – масса адсорбента, г; – начальная концентрация раствора, моль/дм3; – равновесная концентрация раствора после адсорбции, моль/дм3; V – объем раствора адсорбтива, дм3.
В области средних концентраций адсорбтива адсорбция растворенноговещества на твердом адсорбенте описывается уравнением Фрейндлиха:
где, 1/n – эмпирические константы, зависящие от природы адсорбента иадсорбтива, значения которых находят экспериментально. Для того чтобыопределить значения и 1/n, уравнение Фрейндлиха логарифмируют, преобразуя его в линейное:
Тогда, построив график зависимости lga = f( ), получают прямую линию, которая отсекает на оси ординат отрезок, равный , а тангенс угла равен 1/n (рис. 13).
Для описания адсорбции из раствора на твердом адсорбенте применимо также уравнение Ленгмюра:
Наряду с концентрацией раствора на адсорбцию из раствора на твердомадсорбенте влияют природа растворителя, растворенного вещества,адсорбента, время адсорбции и температура.
Так как молекулы растворителя и растворенного вещества конкурируютпри адсорбции, то, чем хуже адсорбируется растворитель, тем лучше будетадсорбироваться растворенное вещество. Правило Шилова гласит: чем лучшерастворитель растворяет вещество, тем хуже это вещество адсорбируется израствора.
Для прогнозирования адсорбции с учетом влияния природы растворителя ирастворенного вещества используют правило уравнивания полярностейРебиндера, которое говорит о том, что процесс адсорбции протекает всторону уравнения полярности фаз и тем сильнее, чем большепервоначальная разность полярностей. Таким образом, чем больше разностьполярностей между растворителем и адсорбентом, тем лучше растворенноевещество будет адсорбироваться. Именно на этом свойстве основанопрактическое применение полярных адсорбентов (силикагель, оксидалюминия) для адсорбции малополярных дифильных молекул (спиртов,карбоновых кислот) из неполярных сред и неполярных адсорбентов (уголь)для адсорбции тех же веществ из полярных сред. Например, маслянуюкислоту из бензола необходимо адсорбировать на силикагеле, а из воды –на угле или гидрофобном силикагеле с привитыми алкильными группами.