397

A HibUl. IM1U.1 .Vv»i    r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. »N TOS >«}

13 2 ADSORPCJA GAZÓW NA POWIERZCHNI CIAŁA STAŁEGO    397

wisko absorpcji, polegające na wchłanianiu jakiejś substancji przez całą objętość cieczy czy ciała stałego Pary benzenu ulegają adsorpcji na węglu aktywnym, natomiast C0> przepuszczany przez roztwór KOH ulega absorpcji w tym roztworze. W niektórych przypadkach trudno jest stwierdzić, z którym z dwóch zjawisk mamy do czynienia. Mówimy wówczas krótko o sorpcji. obejmując tym terminem zarówno absorpcję jak i adsorpcję.

Zależnie od sil. jakie działają pomiędzy powierzchnią ciała adsorbująccgo. czyli adsorbentu. a cząsteczkami ciała adsoibowanego, czyli adsorbatu, rozróżniamy adsorpcję fizyczną oraz adsorpcję chemiczną, czyli chemisorpcję. W przypadku adsorpcji fizycznej mamy do czynienia z siłami międzycząsteczkowymi, a więc z siłami van der Waalsa. W przypadku chcmisorpcji siły działające pomiędzy powierzchnią stałego adsorbentu a cząsteczkami adsorbatu mają charakter oddziaływań chemicznych. Obydwa typy adsorpcji różnią się dość wyraźnie.

Ciepło adsorpcji fizycznej gazu na powierzchni ciała stałego, tj. ilość ciepła wydzielana w czasie adsorpcji, jest niezbyt dużo i przyjmuje wartość zbliżoną do ciepła skroplenia danego gazu czy pary. Równowagi adsorpcyjne ustalają się szybko, a w przypadku zachowania stałego ciśnienia gazu nad adsorbentem ilość zaadsoibowanego gazu maleje ze wzrostem temperatury.

Ciepło chcmisorpcji jest duże. rzędu ciepła reakcji chemicznej (od 80 do 400 kJ• mol^-1). Świadczy to o powstawaniu wiązań chemicznych w czasie sorpcji. Adsorpcja chemiczna ma częstokroć przebieg powolny. Często się również zdarza, ze w temperaturach niskich jest ona nieznaczna i zwiększa się dopiero po podniesieniu temperatury. Taki typ chcmisorpcji (najczęstszy zresztą) nosi nazwę adsorpcji aktywowanej. Adsorpcja taka osiąga zwykle pewne maksimum i zmniejsza się z dalszym wzrostem temperatury. W temperaturze 70 K nikiel silnie adsorbujc w\>dór Adsorpcja ma wtedy charakter adsorpcji fizycznej i ze wzrostem temperatury silnie maleje, a następnie, w chwili gdy rozpoczyna się chcmisorpcja, znów wzrasta, osiągając maksimum w temp. ok. 170 K. W temperaturze jeszcze wyższej ilość zaadsorbowanego wodoru ponow nie się zmniejsza.

13 2 2 IZOTERMY ADSORPCJI

Ilość gazu zaadsoibowanego przez stały adsorbent zależy nic tylko od natury adsorbentu i adsorbatu. ale również od temperatury i ciśnienia gazu

Krzywa ilustrująca, jak w danej temperaturze zmienia się ilość zaadsorbowanej substancji w zalc/ności od ciśnienia gazu (lub stężenia w przypadku adsorpcji z roztworów), nosi nazwę izotermy adsorpcji Na rysunku 13.2 przedstawiono izotermy adsorpcji na węglu aktywnym w temp. 244 i 195 K.

Kształt wielu izoterm adsorpcji daje się wyrazić w dość szerokim zakresie ciśnień równaniem empirycznym tvpu

jc/m - kp^,,K    (13.2)

w którym v oznacza ilość substancji zaadsorbowanej przez m gramów adsorbentu (x/m stanowi więc ilość substancji zaadsorbowanej przez 1 g adsorbentu). /> jest ciśnieniem