Теплота - физическая адсорбция
Cтраница 3
Так как теплота адсорбции выражается через RC0, то она приблизительно равна 4000 кал / моль. Это дает правильный порядок величины для теплот физической адсорбции. Однако принятая величина для /, равная 1А, слишком мала. Если положить г02А, то значение р уменьшится в 8 раз, давая величину только в 500 кал. Поэтому оказывается, что хотя frd и может быть важной составляющей теплоты адсорбции для дипольных молекул, одна она недостаточна для объяснения всей теплоты адсорбции. [31]
Так как теплота адсорбции выражается через RCU, то она приблизительно равна 4000 кал / моль. Это дает правильный порядок величины для теплот физической адсорбции. Однако принятая величина для г0, равная 1А, слишком мала. Если положить / 02А, то значение щ уменьшится в 8 раз, давая величину только в ЬОО кал. Поэтому оказывается, что хотя prd и может быть важной составляющей теплоты адсорбции для дипольных молекул, одна она недостаточна для объяснения всей теплоты адсорбции. [32]
 |
Типичная изотерма хемосорбции ( физическая адсорбция мала. [33] |
Теплота физической адсорбции редко превышает в два раза скрытую теплоту конденсации, в то время как теплота хемосорбции обычно бывает в несколько раз больше скрытой теплоты конденсации. Но известны случаи, когда теплота хемосорбции невелика [2], а теплота физической адсорбции высока. В качестве примера адсорбентов с высокой теплотой физической адсорбции можно привести молекулярные сита, в которых молекула адсорбата фактически окружена со всех сторон адсорбентом. [34]
Если ограничиться явлениями физической адсорбции, то утверждение, что все процессы адсорбции из газовой фазы являются экзотермическими, можно считать вполне справедливым. Как известно, теплоты хемосорбции обычно оказываются гораздо большими, чем теплоты физической адсорбции, и во всех этих случаях хемосорбция является истинным экзотермическим процессом. Между тем хемосорбция представляет собой не что иное, как химическую реакцию между адсорбированными молекулами и наружным слоем адсорбента. Поскольку в химии эндотермические соединения широко известны, можно считать возможным и явление эндотермической хемосорбции. [35]
Обычно различить эти два типа адсорбционных процессов можно, измеряя теплоты адсорбции. Теплоты хемосорбции большей частью составляют 10 - 150 ккал / молъ, а теплоты физической адсорбции - менее 10 ккал / молъ. Например, оставшиеся 20 % поверхности пленки вольфрама, полученной испарением, хемосорбируют водород в атомарном состоянии с теплотами адсорбции, снижающимися от 15 ккал / молъ до величин, меньших 2 4 ккал / молъ. В таких случаях вряд ли возможно различить два адсорбционных процесса путем измерения теплот адсорбции. [36]
Поскольку маловероятно, что это вызвано отравлением поликристаллических образцов окислом, то можно предположить, что более высокая величина теплоты адсорбции обусловлена наличием на поликристаллической поверхности трещин и различных выступов в виде ступенек. Ранее Де Бур и Кастерс [91], а также Баррер [92] показали, что полученные ими величины теплоты физической адсорбции непосредственно связаны с неправильностями в строении поверхности. [37]
В процессах адсорбции энтропия системы уменьшается и происходит выделение теплоты фазового перехода. При физической адсорбции количество выделяющейся теплоты лишь ненамного превышает теплоту конденсации паров адсорбтива; при хемосорбции оно соответствует удельной теплоте химической реакции поглощаемого вещества с веществом адсорбента и может значительно превышать теплоту физической адсорбции. [38]
При адсорбции энтропия системы уменьшается и происходит выделение теплоты. В процессах физической адсорбции количество выделяющейся теплоты несколько превышает удельную теплоту конденсации адсорбирующегося вещества ( адсорбти-ва); при хемосорбции количество выделяющейся теплоты соответствует теплоте химической реакции и может значительно превышать теплоту физической адсорбции. [39]
При физической адсорбции [8] молекулы удерживаются на поверхности слабыми силами, сравнимыми с силами притяжения в жидкости. Этот тип адсорбции не приводит к какой-либо активации реагентов, хотя и были высказаны предположения, что физически адсорбированная молекула может реагировать с хемо-сорбированной молекулой или радикалом; кроме того, физически адсорбированное состояние независимо от продолжительности пребывания молекулы в нем является предшественником хемосорби-рованного состояния. Теплота физической адсорбции по величине очень близка к теплоте конденсации адсорбируемого газа, хотя и несколько превышает ее для газов с низкой температурой кипения. Однако величина теплоты адсорбции изменяется в зависимости от степени покрытия поверхности. Это явление не наблюдается для теплот конденсации, но оно имеет место для растворения. Поэтому необходимо рассматривать дифференциальные теплоты адсорбции подобно тому, как это делается для растворов. Скорости физической адсорбции и десорбции велики, если поверхность доступна, и эти процессы легко обратимы. Продолжительность жизни физически адсорбированной молекулы очень мала ( см. стр. [40]
Физическая и химическая адсорбция различаются по следующим признакам. Физическая адсорбция вполне обратима и малоспецифична. Теплота физической адсорбции составляет обычно всего 2 - 8 ккал / моль и соизмерима с теплотой конденсации. Химическая адсорбция обычно необратима. [41]
Неспецифический характер взаимодействий, вызывающих физическую адсорбцию, определяет и основные признаки этого явления. Равновесие при физической адсорбции устанавливается быстро и обратимо. Теплота физической адсорбции превышает теплоту конденсации обычно не более чем на - 20 кДж / моль. [42]
Другие рассмотренные ниже виды адсорбции относят к физической адсорбции, которая протекает под действием сил Ван-дер - Ваальса адгезионного характера. Физическая адсорбция является обратимым экзотермическим процессом; при повышении температуры адсорбция уменьшается, а десорбция усиливается. Теплоты физической адсорбции невелики и обычно составляют 8 - 20 кДж / моль. Физическая адсорбция не носит специфического избирательного характера. Она зависит как от природы адсорбента, так и от природы адсор-бата. С повышением температуры Хемосорбция возрастает, подчиняясь законам химической кинетики и равновесия гетерогенных реакций. Хемосорбция часто необратима и приводит к образованию прочных поверхностных соединений между адсорбентом и адсорбатом. [43]
Теплота адсорбции в первом слое Е может быть получена из последнего столбца. Это значение правильно передает порядок величины теплоты физической адсорбции азота. Таким образом, значения констант, полученных графически, являются вполне правдоподобными, что дает существенное подкрепление теории. [44]
Адсорбцией называется поглощение газов, паров и жидкостей твердыми телами - адсорбентами. Адсорбируемое из газа или жидкости вещество называется адсорбтив, оно же в адсорбированном состоянии называется адсорбат. Теплота химической адсорбции в несколько раз превышает теплоту физической адсорбции. Применяют адсорбцию для выделения из смесей компонентов с низкой концентрацией или разделения компонентов с близкими физическими и химическими свойствами. С повышением температуры адсорбционная способность снижается. В промышленности используют гидрофобные активированные угли, гидрофильные силикагели, алюмогели, цеолиты, капрон. На активированных углях лучше адсорбируются неполярные вещества из полярных растворителей ( например, воды), и чем больше молекулярная масса, тем больше адсорбционная способность. Для десорбции адсорбент нагревают, продувают нагретым газом или перегретым водяным тгаром. [45]
Страницы: 1 2 3 4