С. Ш.Құмарғалиева коллоидтық химия

Адсорбциялық процестің динамикасы

жүктеу 5,89 Mb.

бет	62/105
Дата	25.10.2023
өлшемі	5,89 Mb.
	#44020

1 ... 58 59 60 61 62 63 64 65 ... 105

treatise128700

12.3. Адсорбциялық процестің динамикасы

Термостатикалық және электрстатикалық көзқарастарға негізделіп, осы уақытқа дейін адсорбция құбылысын тепе-теңдікті процесс ретінде қарастырдық. Адсорбциялық процестің динамикасын қарастырайық, адсорбцияның динамикалық теориясын Ленгмюр ұсынып, де Бур ары қарай дамытқан.

Газ молекулалары түзу сызық бойымен барлық бағытта қозғалып, газ фазасымен әрекеттесетін қатты дененің бетіне үздіксіз соғылады. Нәтижесінде молекула түсу бұрышына тең бағытпен кері қарай қайтады, немесе беттік қабатта бірнеше уақыт тоқтап барып газ фазасына ауысады, мұндай молекуланың жолы бастапқы бағытына тәуелсіз болады.
Адсорбциялық қабатта молекула адсорбция энергиясынан үлкен энергия қабылдағанша «өмір сүреді». Беттегі молекуланың тоқтатылған уақытында адсорбент пен адсорбат жылулықпен алмасып, газ ыстық бетпен әрекеттесу нәтижесінде қызады немесе керісінше процесс жүреді. Осылай күнге қызған топырақ не сумен контактіде болатын ауа да қызады. Адсорбцияның осындай нәтижесі де Бур бойынша бәрінен маңызды, себебі олсыз Жер бетінде тіршілік болмайды.
Бетте молекуланың тоқтауы беттік қабаттағы газдың концентрациясының артуына, яғни адсорбцияға әкеледі. Яғни адсорбцияның мәні молекуланың бетте белгілі τ уақыт тоқтап тұруында деуге болады, τ – адсорбция уақыты деп аталады.
Адсорбцияланған заттың мөлшері γ (молекула/см²) τ уақыты мен уақыт бірлігінде беттің бірлігіне соғылатын n молекулалар санына пропорционал:

γ = nτ. (12.15)
n саны газдардың кинетикалық теориясы бойынша келесі теңдеуден анықталады:

, (12.16)
мұндағы N – Авогадро саны, М – газдың молекулалық массасы.
(12.16)-теңдеу арқылы есептелген n шамасы өте үлкен. Осы себептен көптеген заттар ауадағы ылғалды жұтып алады. Мысалы, ылғалдығы 10%, бу қысымы p = 1,76 сын.б.мм, температура 20⁰С жағдайында n = 10²¹ молекула/(см^2.с). Егер Н₂О молекуласының беттегі ауданы А₀ = 0,1 нм² = 10^-15 см² болса, тығыз моноқабатты γ = 10¹⁵ молекула/см², моноқабат 10^-6секундта түзіледі. Яғни адсорбция процесі бір сәтте жүреді.
Бу мен беттік қабат динамикалық тепе-теңдікте болса, адсорбцияланған молекулалардың саны n десорбцияланған молекулалардың санына n_υ тең болады: n = n_υ. Бұл екі шаманың табиғаты әртүрлі, себебі n будың қасиеттерімен анықталады, n_υ – адсорбциялық күштерге тәуелді. Бірақ тепе-теңдік жағдайында бұл екі шама бір-біріне тең және макроскопиялық қарастыруда ешқандай процес жүрмеген болып көрінеді.
Адсорбциялық процесті сипаттайтын екінші шама – адсорбция уақыты τ. Адсорбция уақытын тәжірибеден Q_a шамасы арқылы табуға болады:
(12.17)

Теңдеуден τ уақытына температура мен Q_a шамасының әсері үлкен екені көрінеді. 7-кестеде әртүрлі Q_a мәндеріндегі адсорбция уақыты келтірілген.

7-кесте

жүктеу 5,89 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 58 59 60 61 62 63 64 65 ... 105