ANG2345623

Rys. 1.1. Warstwa powierzchniowa na granicy fa:

wana jest fizyczny, natomiast adsorpcja chemiczna związana jest z udziałem elektronów pochodzących od adsorbentu i adsorbatu.

•Adsorpcja chemiczna charakteryzuje się wydzielaniem ciepła adsorpcji o dużych wartościach adsorpcji, rzędu dziesiątek lub setek KJ/mol, trudną desorpcją (proces odwrotny do adsorpcji) i jednccząsteczkową warstwą adsorpcyjną. Adsorpcja chemiczna jest więc procesem, w którym cząsteczki adsorbatu tworzą z adsorbatem jednolity układ.

1.2. Oddziaływania międzycząsteczkowe

W adsorpcji fizycznej natura oddziaływań adsorbeat-adsorbat ma charakter oddziaływań międzycząsteczkowych, Do tej pory nie poznano dokładnie ich natur-y i brakuje jednej ogólnej teorii wyjaśniających te zjawiska. Z tego względu przyjmuje się, że energia oddziaływania jest wypadkową wszystkich oddziaływań składowych. Oddziaływania te zależą zarówno od rodzaju cząsteczek adsorbatu* jak i charakteru powierzchni adsorbatu. W celu usystematyzowania powyższych oddziaływań podzielono je na niespecyficzne i specyficzne.

Oddziaływania niespecyficzne zwązane są z efektem dyspresyjnym zwanym efektem Londona, polegającym na tworzeniu się przejściowych dipoli powstających i zanikających wskutek ruchu elektronów w obrębie każdego atomu wchodzącego w skład cząsteczki. Przemieszczenie elektronów w atomie powoduje zmianę gęstości elektronowej, a to z kolei spowodować może wzajemne przyciąganie cząsteczek.

Oddziaływania specyficzne związane są ze szczególnym lokalnym rozmieszczeniem gęstości elektronowej na krańcach cząsteczek. Rozsunięcie to powoduje powstanie w cząsteczkach lokalnych, zagęszczeń ładunków dodatnich i ujemnych.

Wyróżnić tutaj można efekt orientacji cząsteczek-dipoli zwanym efektem Keesoma, Orientacja tego typu jest charakterystyczna dla cząsteczek polarnych (trwałych dipoli). Energia oddziaływania między takimi

dipolami zależy od ich wzajemnej orientacji. Typowymi dipolami trwałymi są cząsteczki wody' i jeżeli znajdą się one w polu sitowym polarnych adsorbentów, to zostają odpowiednio zorientowane i wówczas może nastąpić ich zagęszczenie na powierzchni adsorbentu.

Inny efekt zwany indukcyjnym lub efektem Debye’a polega na tym, że cząsteczki niepolame mogą zyskać polamość indukowaną, dostając się w pole siłowe adsorbenta lub innych polarnych cząsteczek. Dla zilustrowania wielkości wymienionych efektów działających w niektórych cząsteczkach zestawiono ich energię w tabeli 1.1 [1],

W przypadku adsorpcji jonów należy również uwzględnić oddziaływanie elektrostatyczne (efekt Coulomba),

Tabela 1.1. Względne wartości efektów wzajemnego oddziaływania c^steczek

Adsorbat	Efekt Keesoma	Efekt Dc-Lyc’0	Efekt Londonu
Ha	' 0	0	10
Na	0	0	60
dl*	0	0	120
CO	0,003	0,03	70
NHj	80	10	90
HsO	ISO	10	50

9fWłal*fej

& Podział cząsteczek adsorbatu w zależności od charakteru oddziaływań mlędzycząsteczkowych

Wzajemne oddziaływania między cząsteczkami można klasyfikować według różnych kryteriów. Jednym z nich może być uszeregowanie cząsteczek oparte na ich podatności do tworzenia wiązań wodorowych. W tabeli 1.2 przedstawiono przykłady związków chemicznych (rozpuszczalników) oraz ich zdolności do tworzenia wiązań wodorowych [2,3].

Inny podział cząsteczek został dokonany przez Kisielewa 14], który biorąc pod uwagę rozłożenie gęstości elektronowej w wiązaniach i ugrupowaniach cząsteczek, wyróżnił cztery grupy cząsteczek i oznaczył je literami A, B, C, D,

Cząsteczki grupy A. Do tęj grapy należy zaliczyć cząsteczki o powłokach kulistych, jak np. w gazach szlachetnych. Można również zaliczyć tutą] cząsteczki węglowodorów nasyconych (zawierają jedynie wiązania a).

Cząsteczki grupy B to cząsteczki, w których ładunek ujemny skupiony jest na kr ańcach wiązań lub ugrupowań, Do tej grupy zaliczyć można węglowodory nasycone, aromatyczne i związki zawierające wiązania rc

13