Физическая энциклопедия - адсорбция

(от лат. ad на, при и sorbeo поглощаю), процесс, приводящий к аномально высокой концентрации в-ва (а д с о р б а т а) из газообразной или жидкой среды на поверхности её раздела с жидкостью или тв. телом (а д с о р б е н т о м). Частный случай сорбции. А. происходит под действием некомпенсированных сил межмол. вз-ствия в поверхностном слое адсорбента, что вызывает притяжение молекул адсорбата из приповерхностной области; А.

приводит к уменьшению поверхностной энергии. В зависимости от хар-ра вз-ствия молекул адсорбента и адсорбата различают физ. А. и хемосорбцию. Физ. А. не сопровождается хим. изменениями молекул. При такой А. молекулы могут образовывать не только мономол. слой, но и адсорбироваться многослойно, а также мигрировать по поверхности.

Процессы хемосорбции сопровождаются образованием связи между молекулами адсорбента и адсорбата. Адсорбиров. молекулы через не-крое время (время А.) покидают поверхность адсорбата д е с о р б и р у ю т с я. Кол-во молекул, адсорбирующихся (десорбирующихся) в ед. времени на ед. поверхности (с ед. поверхности), наз. скоростью А. (скоростью десорбции). При равенстве скорости А. и десорбции имеет место а д с о р б ц и о н н о е р а в н о в е с и е. С ростом темп-ры время физ. А. и кол-во адсорбиров. молекул уменьшается, в то время как скорость хемосорбции обычно возрастает. Скорость А. повышается с увеличением концентрации и, следовательно, давления адсорбата в объёме. Зависимость равновесной А. от концентрации (давления) адсорбата при пост. темп-ре наз. изотермами А. Для описания монослойного покрытия поверхности адсорбента в системе газ тв. тело существует несколько осн. типов изотерм А.; наиб, общая изотерма Ленгмюра: где р давление, q относит, степень заполнения поверхности адсорбиров. молекулами, k константа, зависящая от темп-ры и характера вз-ствия между ч-цами адсорбента и адсорбата. Изотерма Ленгмюра может служить для описания как физ.

А., так и хемосорбции, однако область её применения ограничена, как правило, низкими степенями заполнения, при к-рых молекулы адсорбата не взаимодействуют между собой. При более высоких значениях в молекулы адсорбата притягиваются не только молекулами адсорбента, но и друг к другу, поэтому по мере заполнения поверхности условия для А.

становятся всё более благоприятными и 6 резко возрастает с повышением р, но при степенях заполнения, близких к единице, рост А. резко замедляется. При дальнейшем увеличении давления происходит заполнение 2-го, 3-го и т. д. слоев молекулами адсорбата (полимолекулярная А.). Если адсорбент имеет пористую структуру и его поверхность явл.

смачиваемой по отношению к адсорбату, то происходит капиллярная конденсация. Процесс А. сопровождается выделением тепла, наз. теплотой А., к-рая тем больше, чем прочнее связь между молекулами адсорбента и адсорбата. Теплота физ.

А. составляет, как правило, 8-25 кДж/моль, теплота хемосорбции превышает 80 кДж/моль. По мере заполнения однородной поверхности теплота А. обычно уменьшается. При переходе к полимол. А. теплота А. понижается до величины, близкой к теплоте конденсации адсорбата. А. играет важную роль в процессах теплообмена, разделения газовых и жидких смесей, в биохим.

системах. Она явл. важнейшей стадией образования гетерогенных систем и гл. фактором в стабилизации дисперсных систем. А. проявляется во всех процессах, где существенны поверхностные св-ва в-в (см. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ). .