wymagania5 bmp

—    obliczyć powierzchnię S przypadającą na część hydrofilową cząsteczki (równanie 5.41),

—    wyniki zestawić w tabeli:

Substancja

powierzchniowo czynna.........a =.........b =.........Too =.........S =.........

c_majc jest stężeniem roztworu podstawowego substancji powierzchniowo czynnej.

5.2. Adsorpcja

5.2.1. Ogólna charakterystyka zjawiska adsorpcji

Pomiędzy cząsteczkami każdej substancji, znajdującej się w którymkolwiek ze stanów skupienia, działają siły spójności międzycząsteczkowej (siły kohezji). We wnętrzu danej fazy siły spójności między cząsteczkami równoważą się, natomiast na cząsteczki znajdujące się na powierzchni graniczących faz lub w pobliżu tej powierzchni działają siły wypadkowe skierowane prostopadle do płaszczyzny powierzchni granicznej. Niezrównoważone siły ze strony graniczących ze sobą faz powodują, że na powierzchni granicznej następuje najczęściej zmiana liczby cząsteczek (atomów, jonów) w porównaniu z wnętrzem sąsiadujących faz (gazowej lub ciekłej). Takie zjawisko zmian stężenia substancji na powierzchni w stosunku do całej fazy nosi nazwę adsorpcji. Substancję ulegającą adsorpcji nazywamy adsorbatem, a substancję adsorbującą — adsorbentem. Jeżeli stężenie określonego składnika jest większe w warstwie powierzchniowej niż w głębi fazy, to mówimy o adsorpcji dodatniej tego składnika. W przypadku, gdy stężenie określonego składnika w głębi fazy jest większe od jego stężenia w warstwie granicznej, to mówimy o adsorpcji ujemnej.

Ilość substancji zaadsorbowanej wyraża się najczęściej poprzez liczbę moli substancji zaadsoTbowanej przez jednostkę masy adsorbenta. Czasem stosuje się również stosunek mas lub w przypadku gazów — stosunek objętości gazu zaadsorbowanego (przeliczonej na warunki normalne) do masy adsorbentu.

Adsorpcja różni się zasadniczo od zjawiska absorpcji, które polega na przenikaniu substancji z jednej fazy w głąb innej w procesie dyfuzji. Zachodzące jednocześnie w danym układzie procesy adsorpcji i absorpcji określa się ogólnym terminem sorpcji.    I

Przykłady adsorpcji: adsorpcja par benzenu na powierzchni węgla aktywnego, adsorpcja pary wodnej na powierzchni żelu krzemionkowego, adsorpcja jonów As³⁺, Sb³⁺ na powierzchni węgla aktywnego, itd. Przykłady absorpcji: absorpcja wodoru w stali, absorpcja CO2 w wodzie, itd.

Procesy adsorpcji dzieli się ze względu na rodzaj graniczących faz oraz rodzaj sil działających na powierzchniach granicznych. Biorąc pod uwagę rodzaj graniczących faz można rozpatrywać proces adsorpcji w układach: ciało stale—gaz, ciało stale—ciecz, ciecz—ciecz oraz ciecz—gaz.

Siły powodujące adsorpcję cząsteczek z fazy gazowej i ciekłej na powierzchni ciała stałego są natury fizycznej lub chemicznej. Wymienione dwa rodzaje sił są podstawą podziału adsorpcji na adsorpcję fizyczną oraz adsorpcję chemiczną (chemisorpcję).

Adsorpcja fizyczna uwarunkowana jest oddziaływaniami niespecyficznymi, typu van der Waalsa. Przykładem takiej adsorpcji jest adsorpcja gazów na węglu aktywnym. Adsorpcja fizyczna jest na ogół procesem odwracalnym, przebiegającym stosunkowo szybko już w niskich temperaturach. Ciepło adsorpcji fizycznej jest niewielkie i nie przekracza zwykle 40 kj/mol. W przypadku adsorpcji fizycznej cząsteczki adsorbatu osadzają się zazwyczaj na adsorbencie w postaci kilku warstw.

W przypadku adsorpcji chemicznej (chemisorpcji) oddziaływanie między cząsteczkami adsorbatu i adsorbentu jest znacznie silniejsze niż w przypadku adsorpcji fizycznej i zbliża się swym charakterem do wiązania chemicznego. Chmury elektronowe oddziaływujących cząsteczek ulegają w sposób istotny modyfikacji. W pewnych przypadkach następuje trwałe przeniesienie elektronów między adsorbatem i adsorbentem i tworzenie wiązań chemicznych. Chemisorpcja jest zjawiskiem specyficznym, występującym tylko na niektórych adsorbentach, wobec określonych cząsteczek. W ten

137