Адсорбция

(хим.) — слово, введенное в употребление главным образом В. Оствальдом ("Allgemeine Chemie", 2-е изд., 1-й т., 1084); оно обозначает обыкновенно явление поглощения некоторыми твердыми телами газов, красок, солей и т. п. веществ из растворов; в более широком смысле под А. подразумеваются явления изменения концентрации среды, вызываемые введением в эту среду некоторых твердых тел. Так, напр., если внести толченый древесный уголь в раствор йода или в атмосферу его паров, то на поверхности угля сгущается некоторое количество йода и концентрация его в растворе (или давление пара) падает; если взбалтывать раствор поваренной соли с животным углем, то концентрация раствора возрастает (Лагергрен). Что тут имеется некоторый вид равновесия, явствует из опытов Шаппюи, показавшего, что при постоянной температуре количество углекислого газа, поглощаемого определенным количеством древесного угля, зависит только от давления газа. Механизм процесса до сих пор не ясен. По-видимому, он находится в связи с явлениями изменения концентрации растворов при прохождении через капилляры (Schonbein, "Pogg. Ann.", 1 861); с другой стороны, он может быть связан со способностью твердого тела образовывать на своей поверхности сильно сжатый слой раствора (ср. Nernst, "Theor. Ch.", 1903), благодаря чему возможна и "отрицательная А.", как приведенная выше в случае раствора поваренной соли в присутствии животного угля (давление понижает растворимость NaCl, а след., сжатый раствор, прилегающий к углю, становится беднее NaCl). Практические применения А. многочисленны; достаточно указать, что Ловитц еще в 1791 г. подметил, что древесный уголь (см.) обесцвечивает различные окрашенные жидкости (благодаря А. краски), что с 1810 г., по указанию Фигье, животный уголь (см.) употребляется для обесцвечивания сахарного сиропа (см.); что углем же очищают на холоду водку от сивушного масла (см.) и т. п.; с помощью А. при низких температурах Дьюар (Dewar) достигает больших разрежений и выделения гелия (см.) из газовых смесей, его содержащих.

Литературу

см. Ostwald, "Allg. Ch.", l. с., и E. Fischer и E. Schimdmer, "Lieb. Ann.", 1892.

А. И. Горбов.

(от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю)

поглощение к.-л. вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твёрдого тела. Например, если поместить в водный раствор уксусной кислоты кусочек угля, то произойдёт А. — количество кислоты в растворе уменьшится, молекулы кислоты сконцентрируются на поверхности угля. А. и Абсорбция— поглощение в объёме тела, объединяются общим термином Сорбция. Явление А. стало изучаться со 2-й половины 18 в. (Шееле, 1773), хотя несомненно, что в практической деятельности человечества А. использовалась с незапамятных времён. Учение об А. является частью более общей теории многокомпонентных гетерогенных систем, основы которой заложены У. Гиббсом (1876). Явление А. тесно связано с особыми свойствами вещества в поверхностном слое. например, молекулы, лежащие на поверхности раздела фаз жидкость — пар, втягиваются внутрь жидкости, т. к. испытывают большее притяжение со стороны молекул, находящихся в объёме жидкости, чем со стороны молекул пара, концентрация которых во много раз меньше концентрации жидкости. Это внутреннее притяжение заставляет поверхность сокращаться и количественно характеризуется поверхностным натяжением (См. Поверхностное натяжение). По той же причине молекулы какого-либо другого вещества, оказавшиеся вблизи поверхности, притянутся к ней и произойдёт А. После А. внутреннее притяжение частично компенсируется притяжением со стороны адсорбционного слоя и поверхностное натяжение уменьшается. Гиббс вывел формулу, связывающую значение А. с изменением поверхностного натяжения. Те вещества, А. которых сильно уменьшает поверхностное натяжение, принято называть поверхностно-активными.

Вещество, на поверхности которого происходит А., называется адсорбентом, а поглощаемое из объёмной фазы — адсорбатом. В зависимости от характера взаимодействия между молекулой адсорбата и адсорбентом А. принято подразделять на физическую А. и хемосорбцию. Менее прочная физическая А. не сопровождается существенными изменениями молекул адсорбата. Она обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия, которые связывают молекулы в жидкостях и некоторых кристаллах и проявляются в поведении сильно сжатых газов. При хемосорбции молекулы адсорбата и адсорбента образуют химические соединения. Часто А. обусловлена и физическими и химическими силами, поэтому не существует чёткой границы между физикой А. и хемосорбцией.

Физически адсорбированные молекулы более или менее свободно перемещаются по поверхности, при этом их свойства часто аналогичны свойствам очень тонкого слоя газа, т. н. двухмерного газа. Они могут собираться группами, образуя слой двухмерной жидкости или двухмерного твёрдого тела. Адсорбированные молекулы рано или поздно покидают поверхность — десорбируются. Время, в течение которого молекула находится на поверхности, называется временем А. Времена А. могут колебаться в очень широких пределах. Скоростью А. (соответственно скоростью десорбции) называется количество молекул, адсорбирующихся (или десорбирующихся) за единицу времени, оба значения величин относят к единице поверхности или массы адсорбента. Скорость хемосорбции, как и скорость любого химического процесса, чаще всего увеличивается с повышением температуры (т. н. активированная А., см. Хемосорбция). Если скорости А. и десорбции равны друг другу, то говорят, что установилось адсорбционное равновесие. В состоянии равновесия количество адсорбированных молекул остаётся постоянным сколь угодно долго, если неизменны внешние условия (давление, температура и др.).

Адсорбированные молекулы не только совершают движение вдоль поверхности адсорбента, но и колеблются, то приближаясь к поверхности, то удаляясь от неё. Чем выше температура, тем интенсивнее колебательное движение, а стало быть, больше вероятность того, что в процессе таких колебаний связь молекулы с поверхностью будет разорвана и молекула десорбируется. Благодаря этому с ростом температуры уменьшается время А. и равновесное количество адсорбированных молекул.

С ростом концентрации или давления адсорбата в объёме увеличивается частота попаданий молекул адсорбата на поверхность адсорбента; пропорционально ей возрастает скорость А. и увеличивается равновесное количество адсорбированных молекул. Кривые зависимости равновесной А. от концентрации или давления адсорбата при постоянной температуре называются изотермами А.

Если адсорбат покрывает поверхность слоем толщиной в одну молекулу, А. называется мономолекулярной. Простейшая изотерма мономолекулярной А. представляет собой прямую линию, выходящую из начала координат, где на оси абсцисс отложено давление адсорбата Р, а на оси ординат степень заполнения поверхности Θ, т. е. доля поверхности, покрытая адсорбированными молекулами. Это — т. н. изотерма Генри:

Θ = kP.

Коэффициент пропорциональности k зависит главным образом от температуры и характера взаимодействия адсорбент — адсорбат.

Уравнение Генри справедливо при очень низких степенях заполнения для однородной поверхности. По мере увеличения степени заполнения всё большую роль начинает играть взаимодействие между адсорбированными молекулами и интенсивность их поверхностной подвижности. Если молекулы адсорбата притягиваются друг к другу, то каждая вновь адсорбирующаяся молекула будет испытывать притяжение и адсорбата и молекул, адсорбированных ранее. Поэтому, по мере заполнения поверхности, силы, удерживающие адсорбированную молекулу, будут увеличиваться и условия для А. будут всё более и более благоприятными. В этом случае с ростом давления изотерма всё круче и круче идёт вверх (см. кривую 1). Однако по мере заполнения поверхности вновь адсорбирующимися молекулами становится всё труднее найти свободное (не занятое др. молекулами адсорбата) место на поверхности. Поэтому с увеличением давления рост А. замедляется и степень покрытия стремится к постоянному значению, равному единице (см.кривую 2, которая характерна при отсутствии взаимного притяжения молекул адсорбата). Если действуют оба эти фактора, то получаются вогнуто-выпуклые изотермы (см.кривую 3).

Выпуклые изотермы (см.кривую 2) часто описывают уравнением Ленгмюра

Здесь а— адсорбционный коэффициент, аналогичный по физическому смыслу константе Генри k. Уравнение Ленгмюра справедливо для мономолекулярной А. на однородной поверхности, если можно пренебречь притяжением молекул адсорбата между собой и их подвижностью вдоль поверхности.

При дальнейшем увеличении давления происходит заполнение второго, третьего и т. д. слоев, т. е. имеет место полимолекулярная А. Если адсорбент имеет узкие поры и смачивается адсорбатом (см. Смачивание), то в порах может произойти конденсация при давлениях более низких, чем давление насыщенного пара адсорбата. Это явление называется капиллярной конденсацией (См. Капиллярная конденсация). Поверхность твёрдых адсорбентов (См. Адсорбенты) чаще всего неоднородна по адсорбционным свойствам: одни участки поверхности адсорбируют лучше, другие — хуже. При малых давлениях преобладает А. на наиболее активных участках поверхности, с увеличением давления заполняются менее активные участки. Однако, строго говоря, А. происходит одновременно на всей поверхности, и получаемая на опыте изотерма представляет собой сумму изотерм, каждая из которых соответствует определённому типу поверхности. Благодаря этому экспериментальные изотермы мономолекулярной А. могут существенно отличаться от кривых, приведённых на рис.

Почти всегда процесс А. сопровождается выделением тепла, называемой теплотой А. Хотя теплота А. не является единственным фактором, характеризующим прочность А., однако чаще всего чем прочнее А., тем больше её теплота. Теплота хемосорбции обычно составляет несколько десятков ккал/моль, теплота физической А. редко превосходит 10 ккал/моль(40 кдж/моль). По мере заполнения неоднородной поверхности теплота А. обычно уменьшается. При переходе в область полимолекулярной А. теплота А. понижается до величины, близкой к теплоте конденсации адсорбата.

А. играет важную роль при теплообмене между газообразными, жидкими и твёрдыми телами. например, молекулы газа, адсорбируясь на горячей поверхности, приобретают энергию, соответствующую температуре поверхности, и после десорбции сообщают эту энергию другим молекулам газа, нагревая его. Это не единственный, но важный механизм теплообмена.

А.— один из решающих факторов в стабилизации коллоидных систем (см. Дисперсные системы, Мицелла, Коагуляция) и одна из важнейших стадий реакций в гетерогенных системах, в частности в гетерогенном катализе (см. Топохимические реакции, Катализ). В биологических системах А. — первая стадия поглощения субмикроскопическими коллоидными структурами, органеллами, клетками и тканями различных веществ из окружающей среды, функционирование биологических мембран, первые этапы взаимодействия ферментов с субстратом, защитные реакции против токсичных веществ, процессы всасывания — всё это связано с А. Многие адсорбенты (активный уголь, каолин, иониты и др.) служат противоядиями, поглощая и удаляя из организма попавшие в желудочно-кишечный тракт вредные вещества. А. применяется для разделения газовых и жидких смесей, для осушки и очистки газов и жидкостей (например, очистки воздуха в противогазах). Одним из древнейших применений А. является очистка вина. В науке и технике приобрёл большое значение хроматографический метод анализа, основанный на различной способности компонентов анализируемой смеси к А. (см. Хроматография). А. используют также для получения и очистки биологически активных веществ — витаминов, ферментов, гормонов, антибиотиков и др.

При крашении тканей, в полиграфической промышленности имеют дело с А. молекул красителей. При производстве полимеров наполнителями служат адсорбенты. В вакуумной технике А. на стенках откачиваемой аппаратуры замедляет скорость откачки и ухудшает вакуум, однако, с другой стороны, действие различных сорбционных насосов основано на явлении А. В радиоэлектронной промышленности А. используется для стабилизации электрических свойств полупроводниковых приборов. Вообще во всех явлениях и процессах, где существенны поверхностные свойства, А. играет важную роль.

Лит.: Курс физической химии, т. 1, М., 1964; Бур Я.Х., Динамический характер адсорбции, пер. с англ., М., 1962; Трепнел Б., Хемосорбция, пер. с англ., М., 1958; Бладергрен В., Физ. химия в медицине и биологии, пер. с нем., М., 1951.

В.И. Шимулис.

Типичные изотермы мономолекулярной адсорбции на однородной поверхности.

1. адсо́рбция;
2. адсо́рбции;
3. адсо́рбции;
4. адсо́рбций;
5. адсо́рбции;
6. адсо́рбциям;
7. адсо́рбцию;
8. адсо́рбции;
9. адсо́рбцией;
10. адсо́рбциею;
11. адсо́рбциями;
12. адсо́рбции;
13. адсо́рбциях.

-и, ж. физ., хим.

Поглощение частиц газа или растворенного вещества поверхностным слоем жидкого или твердого вещества.

[От лат. ad — к и sorbere — поглощать, всасывать]

ж.

Поглощение, всасывание вещества из раствора или газа поверхностью твёрдого тела или поверхностным слоем жидкости.

АДСОРБЦИЯ (от лат. ad - на - при и sorbeo - поглощаю), поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела (адсорбента) или жидкости. Адсорбенты обычно имеют большую удельную поверхность - до нескольких сотен м²

АДСОРБЦИЯ (от латинского ad - на, при и sorbeo - поглощаю), поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела (адсорбента) или жидкости. В промышленности адсорбцию осуществляют в аппаратах - адсорберах. На адсорбции основаны осушка газов, очистка органических жидкостей и воды, улавливание ценных или вредных отходов производства.

Адсорбция Ц поглощение некоторыми твердыми телами газов, красок, солей и других веществ из растворов.Источник: Словарь архитектурно-строительных терминов

способность поглощения элементов адсорбента поверхностным слоем твердого или жидкого тела. Поглощаемое вещество называют адсорбентом.

Источник: Справочник дорожных терминов

жен. adsorptionж. хим. adsorption.

adsorption

f.adsorption

ж. физ.

adsorption f

ж. физ., хим.

adsorción f

ж.

adsorbimento

АДСОРБЦИЯ

(от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю), процесс, приводящий к аномально высокой концентрации в-ва (а д с о р б а т а) из газообразной или жидкой среды на поверхности её раздела с жидкостью или тв. телом (а д с о р б е н т о м). Частный случай сорбции. А. происходит под действием некомпенсированных сил межмол. вз-ствия в поверхностном слое адсорбента, что вызывает притяжение молекул адсорбата из приповерхностной области; А. приводит к уменьшению поверхностной энергии.

В зависимости от хар-ра вз-ствия молекул адсорбента и адсорбата различают физ. А. и хемосорбцию. Физ. А. не сопровождается хим. изменениями молекул. При такой А. молекулы могут образовывать не только мономол. слой, но и адсорбироваться многослойно, а также мигрировать по поверхности. Процессы хемосорбции сопровождаются образованием связи между молекулами адсорбента и адсорбата.

Адсорбиров. молекулы через не-крое время (время А.) покидают поверхность адсорбата — д е с о р б и р у ю т с я. Кол-во молекул, адсорбирующихся (десорбирующихся) в ед. времени на ед. поверхности (с ед. поверхности), наз. скоростью А. (скоростью десорбции). При равенстве скорости А. и десорбции имеет место а д с о р б ц и о н н о е р а в н о в е с и е. С ростом темп-ры время физ. А. и кол-во адсорбиров. молекул уменьшается, в то время как скорость хемосорбции обычно возрастает. Скорость А. повышается с увеличением концентрации и, следовательно, давления адсорбата в объёме.

Зависимость равновесной А. от концентрации (давления) адсорбата при пост. темп-ре наз. изотермами А. Для описания монослойного покрытия поверхности адсорбента в системе газ — тв. тело существует несколько осн. типов изотерм А.; наиб, общая — изотерма Ленгмюра:

где р — давление, q — относит, степень заполнения поверхности адсорбиров. молекулами, k — константа, зависящая от темп-ры и характера вз-ствия между ч-цами адсорбента и адсорбата. Изотерма Ленгмюра может служить для описания как физ. А., так и хемосорбции, однако область её применения ограничена, как правило, низкими степенями заполнения, при к-рых молекулы адсорбата не взаимодействуют между собой. При более высоких значениях в молекулы адсорбата притягиваются не только молекулами адсорбента, но и друг к другу, поэтому по мере заполнения поверхности условия для А. становятся всё более благоприятными и 6 резко возрастает с повышением р, но при степенях заполнения, близких к единице, рост А. резко замедляется. При дальнейшем увеличении давления происходит заполнение 2-го, 3-го и т. д. слоев молекулами адсорбата (полимолекулярная А.). Если адсорбент имеет пористую структуру и его поверхность явл. смачиваемой по отношению к адсорбату, то происходит капиллярная конденсация.

Процесс А. сопровождается выделением тепла, наз. теплотой А., к-рая тем больше, чем прочнее связь между молекулами адсорбента и адсорбата. Теплота физ. А. составляет, как правило, 8—25 кДж/моль, теплота хемосорбции превышает 80 кДж/моль. По мере заполнения однородной поверхности теплота А. обычно уменьшается. При переходе к полимол. А. теплота А. понижается до величины, близкой к теплоте конденсации адсорбата.

А. играет важную роль в процессах теплообмена, разделения газовых и жидких смесей, в биохим. системах. Она явл. важнейшей стадией образования гетерогенных систем и гл. фактором в стабилизации дисперсных систем. А. проявляется во всех процессах, где существенны поверхностные св-ва в-в (см. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ).

АДСОРБЦИЯ, притяжение газа или жидкости к поверхности твердого тела или жидкости, в отличие от абсорбции, при которой подразумевается проникновение одного вещества в другое (как, например, губка пропитывается водой). Количество адсорбируемого вещества и скорость процесса зависят от структуры, химических свойств и концентрации задействованных веществ, а также от температуры.

(Ад- + лат. sorbeo поглощать)

поглощение (концентрирование) газов или растворенных веществ на поверхности твердого тела или жидкости.

(от лат. ad-на, при и sorbeo-поглощаю), изменение (обычно-повышение) концентрации в-ва вблизи пов-сти раздела фаз ("поглощение на пов-сти"). В общем случае причина А.-нескомпенсированность межмол. сил вблизи этой пов-сти, т. е. наличие адсорбц. силового поля. Тело, создающее такое поле, наз. адсорбентом, в-во, молекулы к-рого могут адсорбироваться,-а д с о р б т и в о м, уже адсорбиров. в-во-адсорбатом. Процесс, обратный А., наз. десорбцией.

Природа адсорбц. сил м. б. весьма различной. Если это ван-дер-ваальсовы силы, то А. наз. физической, если валентные (т. е. А. сопровождается образованием поверхностных хим. соединений), - химической, или хемосорбцией. Отличит. черты хемосорбции - необратимость, высокие тепловые эффекты (сотни кДж/моль), активированный характер. Между физ. и хим. А. существует множество промежут. случаев (напр., А., обусловленная образованием водородных связей). Возможны также разл. типы физ. А. наиб. универсально проявление дисперсионных межмол. сил притяжения, т. к. они приблизительно постоянны для адсорбентов с пов-стью любой хим. природы (т. наз. неспецифич. А.). Физ. А. может быть вызвана электростатич. силами (взаимод. между ионами, диполями или квадруполями); при этом А. определяется хим. природой молекул адсорбтива (т. наз. специфич. А.). значит. роль при А. играет также геометрия пов-сти раздела: в случае плоской пов-сти говорят об А. на открытой пов-сти, в случае слабо или сильно искривленной пов-сти-об А. в порах адсорбента.

В теории А. различают статику (система адсорбент-ад-сорбат находится в термодинамич. равновесии) и кинетику (равновесия нет).

Статика адсорбции

Термодинамика. Основы термодинамики А. были созданы Дж. Гиббсом в 70-е гг. 19 в. По Гиббсу, в равновесной двухфазной системе вблизи пов-сти раздела фаз происходит нек-рое изменение локальных значений всех экстенсивных св-в (кроме объема). Однако фазы считаются однородными вплоть до нек-рой геом. пов-сти, разделяющей их. Поэтому значение к.-л. экстенсивного св-ва для системы в целом не равно сумме значений этого св-ва в однородных фазах и Разность приписывается двухмерной поверхностной фазе, связанной с разделяющей пов-стью. Т. к. поверхностная фаза не имеет толщины, то 0=+ и = Ч , где V- объем.

Изложенные представления позволяют привести фундам. термодинамич. ур-ние к виду: