Zjawiska powierzchniowe
Sorpcja
Sorpcja
Adsorpcja  Absorpcja 
oddziaływanie między oddziaływanie miedzy
cząsteczkami na cząsteczkami w całej
powierzchni sorbenta objętości sorbenta
Adsorpcja
Adsorpcja fizyczna 
Adsorpcja chemiczna -
oddziaływania
oddziaływania mają
pomiędzy cząstkami to
charakter wiązań
głównie słabe siły Van
chemicznych
der Waalsa
Pojęcia podstawowe
Adsorber  faza adsorbująca
Adsorbat  faza adsorbowana
Ilość adsorbatu oddziaływującego z adsorberem
w stałej temperaturze określa krzywa, nosząca
nazwę izotermy adsorpcji
Porównanie adsorpcji fizycznej
i chemisorpcji
Adsorpcja fizyczna Chemisorpcja
Przyczyna oddziaływanie van der wiązania jonowe lub
Waalsa kowalencyjne,
Adsorbent wszystkie ciała stałe niektóre
Odwracalność procesu odwracalna raczej nieodwracalna
Temp. niskie generalnie wysokie
Ciepło sorpcji niskie, 10 kJ/mol wysokie, 80-200 kJ/mol
Szybkość bardzo szybka silnie zależy od temp.
Energia aktywacji niska wysoka
Pokrycie powierzchni wielowarstwowe jednowarstwowe
Izotermy adsorpcji
" Izoterma Langmuira,
" Izoterma Freundlicha,
" Izoterma BET
Założenia modelu Langmuira
" powierzchnia stałych adsorbentów ma na swej
powierzchni szczególnie aktywne miejsca zwane
centrami aktywnymi,
" proces adsorpcji zachodzi na centrach aktywnych,
" każde centrum może zaadsorbować tylko jedną cząstkę,
czyli adsorbent pokrywa się tylko jedną warstwą,
" cząsteczki zaadsorbowane na centrach adsorpcji nie
oddziałują wzajemnie na siebie,
" proces adsorpcji ma charakter dynamicznej równowagi
pomiędzy adsorpcją i procesem odwrotnym do
adsorpcji  desorpcją.
Stopień pokrycia powierzchni � lub inaczej, ułamek
zapełnienia powierzchni określa wyrażenie:
n
q� =�
nm
gdzie:
n  liczba moli substancji zaadsorbowanej przez daną
masę adsorbentu (liczba zajętych centrów
adsorpcyjnych),
nm  liczba moli przy której następuje zapełnienie
wszystkich centrów adsorpcyjnych.
Zgodnie z tą definicją:
0 <� q� <�1
Szybkość adsorpcji jest proporcjonalna do
ciśnienia gazu i do ułamka powierzchni nie
obsadzonej:
rads =� k(�1-�q�)�p
Szybkość desorpcji jest proporcjonalna do
ułamka powierzchni pokrytej:
rads =� k'q�
W stanie równowagi, szybkość adsorpcji i
desorpcji są sobie równe.
k(�1-�q�)�p =� k'q�
Po prostych przekształceniach otrzymujemy związek między
stopniem pokrycia powierzchni, a ciśnieniem w postaci:
bp
q� =�
1+� bp
k
b =�
gdzie: zwany jest współczynnikiem adsorpcji.
k'
n
q� =�
Uwzględniając definicję stopnia obsadzenia :
nm
nmbp
n =� [�mol]�
1+� bp
Zależność powyższa nosi nazwę izotermy Langmuira.
Schemat adsorpcji wg teorii Langmuira,
powierzchnia pokryta monowarstwą adsorbatu:
Izoterma adsorpcji wg teorii Langmuira
Izoterma Langmuira, opisuje dobrze przypadki chemisorpcji
Izoterma Fruendlicha
Adsorpcja na granicy faz ciało stał roztwór ciekły,
jest procesem bardziej złożonym od adsorpcji
gazów. Wielkość adsorpcji zależy tutaj od
oddziaływania pomiędzy adsorbentem, a
każdym ze składników roztworu. Najczęściej
stan równowagi adsorpcyjnej opisywany jest
przez empiryczne równanie Freundlicha.
Równanie empiryczne Freundlicha
a =� kcn
a  oznacza jak poprzednio, liczbę moli substancji
zaadsorbowanej przez 1g adsorbentu,
c  stężenie molowe roztworu w stanie równowagi
adsorpcyjnej,
k i n  wielkości stałe (zależne od temperatury,
rodzaju adsorbentu i rodzaju substancji
adsorbowanej), n<1.
Często stosuje się postać równania, określającą
masę substancji zaadsorbowanej i ułamkową
wartość wykładnika potęgowego:
1
x
=� kcn
m
gdzie:
x  oznacza masę substancji zaadsorbowanej z
roztworu przez m gramów adsorbentu,
k, c, n  pozostałe oznaczenia jak wyżej.
Izoterma adsorpcji Freundlicha
Wykres izotermy Freundlicha przypomina w ogólnym
przebiegu wykres izotermy Langumira, różni się od niej
jednakże brakiem prostej proporcjonalności między
ilością zaadsorbowanej substancji a stężeniem w
zakresie małych stężeń.
Wykres izotermy Freundlicha przypomina w ogólnym przebiegu
wykres izotermy Langumira, różni się od niej jednakże brakiem
prostej proporcjonalności między ilością zaadsorbowanej
substancji a stężeniem w zakresie małych stężeń.
da
�
en-�1
dc
Izoterma BET
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/BET_izoterma_pl.png/800px-BET_izoterma_pl.png
W przypadku adsorpcji fizycznej dochodzi do tworzenia się warstw
wieloczasteczkowych. Dzieje się tak dlatego, że ten sam rodzaj sił,
które odpowiedzialne są za adsorpcję fizyczna pierwszej warstwy
adsorbatu, działa też pomiędzy nią a dalszymi, zbliżającymi się do
powierzchni adsorbentu cząsteczkami.
Równanie opisujące ilość substancji zaadsorbowanej w takich warunkach
przez jednostkową masę adsorbentu, jako funkcję ciśnienia gazu
wyprowadzili S. Brunauer, H. Emmett, J. Teller (1938r). Równanie to znane
jest pod nazwą BET.
Równanie BET ma postać:
ć� ��
p
�� ��
amC�� ��
p0
Ł� ł�
a =�
ć� ���� ł�
p p
��
(�C
ś�
��1-� p0 ��ę�1+� -�1)� p0
��
Ł� ł��� ��
gdzie:
a, am, p  mają znaczenie identyczne jak w równaniu Langumira,
p0  jest prężnością pary nasyconej adsorbatu w temperaturze, w której
odbywa się adsorpcja,
C  jest pewną funkcją temperatury, określoną przez różnicę pomiędzy
ciepłem adsorpcji w pierwszej monomolekularnej warstwie i ciepłem
skraplania.
Izoterma adsorpcji typu BET
Na wykresie został zaznaczony punkt przegięcia krzywej. Położenie tego
punktu w przybliżeniu określa wartość am tj. powierzchnię właściwą
adsorbentu.
Jeżeli C >> 1 i ciśnienie gazu zaadsorbowanego jest znacznie mniejsze od
prężności pary nasyconej, równanie BET przechodzi w równanie
Langmuira.
Układ dyspersyjny
Jest to układ dwóch faz, z których jedna, dzięki
znacznemu rozdrobnieniu, zyskała bardzo
dużą powierzchnię.
W każdym układzie dyspersyjnym wyróżnia się
fazę rozproszoną i fazę rozpraszającą
Podział układów dyspersyjnych
" Ze względu na rozmiar cząstek rozproszonych
Układy dyspersyjne
Roztwory
Koloidy
Mieszaniny
rzeczywiste
10 � < rozmiar
rozmiar cząstek >
rozmiar cząstek
cząstek < 2000 �
2000 �
< 10 �
Koloidy (zole)
Własności fizyczne roztworów koloidalnych:
" Efekt Tyndalla
http://www.google.pl/imgres?hl=pl&biw=1352&bih=639&tbm=isch&tbnid=oVb4fJbpDHHCsM:&imgrefurl=http://www.eszkola-wielkopolska.pl/eszkola/projekty/liceum1-
pleszew/swiatlo_i_dzwiek_wokol_nas/php/15.php&docid=cxEGbhiXPQdR7M&imgurl=http://www.eszkola-wielkopolska.pl/eszkola/projekty/liceum1-
pleszew/swiatlo_i_dzwiek_wokol_nas/images/zjawisko_Tyndalla.jpg&w=640&h=431&ei=3o-
xUev4Dqmq0QWUn4HIDg&zoom=1&ved=1t:3588,r:32,s:0,i:197&iact=rc&dur=683&page=3&tbnh=184&tbnw=273&start=32&ndsp=18&tx=201&ty=77
Koloidy (zole)
Własności fizyczne roztworów koloidalnych:
" Ruchy Browna
http://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=uTIEE9_GbY0OaM&tbnid=kFxttFm_jGUpMM:&ved=&url=htt
p%3A%2F%2Fedukator.pl%2FCiecze%2C3805.html&ei=LJexUe6IE-Ky0QWf2oG4Aw&bvm=bv.47534661,d.d2k&psig=AFQjCNHvqQqo7jTKIrI7jpQ3ch2-
OUkc0w&ust=1370679409225099
Koloidy (zole)
Otrzymywanie koloidów:
" Metody dyspersyjne: rozdrabnianie w młynach
koloidalnych, za pomocą ultradz
więków,
rozpylanie katodowe, peptyzacja
" Metody kondensacyjne: hydroliza soli, reakcja
wymiany, reakcja redox, reakcja kondensacji i
polimeryzacji, zmiana rozposzczalnika
Budowa cząstki koloidalnej (micelii)
http://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/images/micela.gif
Podział koloidów
Rozpuszczalnikiem jest woda:
" Koloidy hydrofilowe: ulegają hydratacji, a
woda wchodzi także w skład większych
agregatów
" Koloidy hydrofobowe: w mniejszym stopniu
hydratacji, a woda tworzy cienką warstwę na
powierzchni koloidu
Podział koloidów
Rozpuszczalnikiem jest inna ciecz:
" Koloidy liofilowe: ulegają solwatacji, a
rozpuszczalnik wchodzi także w skład
większych agregatów
" Koloidy liofobowe: w mniejszym stopniu
solwatacji, a rozpuszczalnik tworzy cienką
warstwę na powierzchni koloidu
Koagulacja
Koagulacja jest to proces zmniejszenia dyspersji
układu, powodujący sedymentację
(wytrącanie się) koloidu.
Zol Żel
Punkt izoelektryczny  jest to punkt, w którym
micele są całkowicie rozładowane (posiadają
zerowy potencjał), a koagulacja zachodzi
najszybciej.
Metody koagulacji
" dodanie do koloidalnego roztworu elektrolitu obniżającego
potencjał elektrokinetyczny, np. soli metali wielowartościowych,
polielektrolitów, surfaktantów, mocnych kwasów lub zasad;
" wytworzenie wodorotlenków metali, na których absorbują się
koloidy i cząstki zawiesinowe, (np. wodorotlenek żelaza lub glinu);
" stworzenie warunków do wzajemnego przyciągania się i aglomeracji
cząstek dzięki neutralizacji ładunków lub wytworzeniu ładunków
powierzchniowych o różnym znaku, (np. przez zmianę pH);
" mechaniczne mieszanie lub wstrząsanie;
" stężanie lub rozcieńczanie zolu;
" ogrzewanie;
" zamrażanie;
" naświetlanie promieniami rentgenowskimi, krótkofalowymi lub
ultrafioletem;
" naświetlanie radiochemiczne;
" wyładowania elektryczne;
" ultradz
więki.