Поверхностные явления. адсорбция

реклама
ПОВЕРХНОСТНЫЕ
ЯВЛЕНИЯ.
АДСОРБЦИЯ
Цели и задачи лекции:
Поверхностные явления проходят на
границе раздела
фаз
и
подчиняются
определённым
законам
и
правилам.
Рассмотрение этих закономерностей включает
в себя изучение поверхностной энергии,
поверхностной
активности,
условий
проведения адсорбции, её количественное
определение.
Расщепление
продуктов
питания, дыхание, деятельность ферментов,
усвоение лекарственных препаратов и другие
процессы
подчиняются
закономерностям
адсорбции. Изучение этих закономерностей и
является целью данной лекции.
Основные понятия и
определения
Раздел химии, изучающий дисперсное
состояние
вещества
и
поверхностные
явления называется коллоидной химией.
Размеры частиц дисперсной системы и
обратная
им
величина
называется
дисперсностью
системы.
Отношение
площади поверхности S к единице массы m
или объёма V вещества называется удельной
поверхностью:
S
S
So= --------- cм2 /г ;
So= --------- cм2/мл
m
V
Основные понятия и определения
Поверхностные явления – это явления, проходящие на границе раздела фаз
или проходящие в результате воздействия
фаз. Отношение поверхностной энергии к
единице
поверхности
называется
поверхностным натяжением.
G
 = -------- ; Дж /cм2
G=  S ; Дж
S
G – пов.энергия ;  - коэф. пов-го.натяжения
Процессы сорбции
Изменение концентрации вещества на
границе раздела фаз называется адсорбцией.
Поглащающее вещество называется
адсорбентом
Поглощаемое вещество называется
адсорбтивом
Адсорбция газов называется абсорбцией
Адсорбция, сопровождаемая взаимодействием
адсорбента и адсорбтива называется
хемосорбцией
Процесс обратный сорбции называется
десорбцией
Поверхности на которых
проходит адсорбция
Газ – жидкость. Газ – твёрдое вещество
Жидкость – жидкость.
Жидкость – твёрдое вещество
В организме человека:
Клетки и ядра клеток, протоплазма,
граница раздела между организмом и
окружающей
средой.
Процессы,
проходящие
на
границах
раздела:
дыхание, обмен жиров, пищеварение,
деятельность
ферментов,
биосинтез
белков и др.
Факторы, влияющие на
адсорбцию на неподвижной
поверхности
1. Природа адсорбента и адсорбтива
2. Степень дисперсности адсорбента
3. Концентрация растворённого
вещества или давление для газов
4. Температура
5. Природа растворителя
Изучение количества адсорбции
Удельная адсорбция–это отношение числа молей адсорбированного в-ва на
единицу величины поверхности 1 cм2 или
массы 1 г адсорбента
X
Г=
------- моль/cм2
S
X
;
Г = ------- моль/г
m
Уравнение Фрейндлиха для неподв.пов-и
X
Г = ------- = K·C1/n
m
X
Г = ------- = K ·P1/n
m
Изучение количества адсорбции
Уравнение прямой Фрейндлиха:
X
lg ------- = lgK +1/n lgC
lg x/m
m
) tg  = 1/n
lg K
lg C
Изотерма адсорбции
Изучение количества адсорбции
Уравнение Ленгмюра для монослойной
адсорбции на неподвижной поверхности:
bC
Г = Г ----------1+ bC
Г - величина адсорбции
Г - максим-ая адсорбция
C – кoнцентр. вещества
Для низких концентраций вещества:
Г = Г · bC
Для высоких концентраций вещества:
Г = Г
Изучение количества адсорбции
Изотерма адсорбции Ленгмюра
Г
I II
III
С
Поверхностное натяжение и
поверхностная активность
Вещества, понижающие поверхностное
натяжение
жидкости
называются
поверхностно-активными веществами.
Это жиры, масла, спирты и другие
органические
вещества.
Вещества,
повышающие поверхностное натяжение
жидкости
наз-ся
пов.-инактивными
веществами – это соли, др. электролиты.
Изменение пов. натяжения с изменением
конц-ции вещества наз-ся поверхностной
активностью: d  / dC
Изучение количества адсорбции
Уравнение Гиббса для неподвижной пов-ти:
C
d
C –концен-я вещества
Г = - ------- · ---------- R – универ. газ. постоянная
RT
dC
T – абс-я температура
d
---------- < 0 - адсорбция положительная
dC
d
---------- > 0 -адсорбция отрицательная
dC
Правило Дюкло-Траубе
Вещества
содержащие
и
гидрофильные
и
гидрофобные
группы называются дифильными.
Правило Дюкло-Траубе: Удлинение
углеводородного
радикала
дифильных органических молекул
на каждую - CH2 - группировку,
увеличивает
способность
этого
соединения к адсорбции в 2-3 раза.
Скачать