Коллоидная химия

Влияние пористости зависит от соотношения размеров пор адсорбента и молекул растворенного вещества. Если молекулы растворенного вещества малы и легко проникают в поры твердого тела, то пористость больше и лучше идет адсорбция. Крупные молекулы не могут попасть в узкие поры адсорбента, и адсорбция уменьшается. Это подтверждает правило Дюкло-Траубе - т.е. с ростом длины молекулы адсорбтива выше определенного критического значения адсорбция уменьшается.

2.5.5.

ВЛИЯНИЕ НА МОЛЕКУЛЯРНУЮ АДСОРБЦИЮ ПРИРОДЫ АДСОРБТИВА

Определить влияние природы адсорбтива можно, исходя из правила уравнивания полярностей Ребиндера.

Процесс адсорбции идет в сторону уравнивания полярностей фаз и тем сильнее, чем больше первоначальная разность полярностей.

Полярность фазы можно характеризовать величиной - диэлектрической проницаемостью. Чем больше , тем больше полярность фазы. Исходя из правила Ребиндера, растворенное вещество будет адсорбироваться на твердом теле, если выполняется условие:

тем лучше, чем больше величина ; тем лучше, чем больше

где - диэлектрическая проницаемость растворителя, - диэлектрическая проницаемость растворенного вещества, - диэлектрическая проницаемость твердого вещества.

Из правила уравнивания полярностей Ребиндера можно сделать ряд важных выводов, касающихся адсорбции ПАВ из растворов. Мы знаем, что ПАВ в силу своей дифильности растворяются как в полярных растворителях, так и в неполярных. В зависимости от вида растворителя должен выбираться подходящий адсорбент. Так, для адсорбции ПАВ из водных растворов следует использовать гидрофобные (неполярные) твердые тела, например, уголь. В этом случае выполняется условие: . Адсорбция будет тем большей, чем больше разность . При адсорбции молекулы ПАВ строго ориентированы: углеводородный радикал взаимодействует с поверхностью угля, а полярная часть - с водой. Этим правилом объясняется тот факт, что в водных растворах стирального порошка (ПАВ) гораздо легче и быстрее стираются синтетические ткани, чем хлопчатобумажные или льняные, так как последние являются гораздо более полярными, а значит, и адсорбция стирального порошка на синтетической ткани больше, чем на хлопчатобумажной или льняной.

Для адсорбции ПАВ из неполярных растворителей (бензола, толуола и т.д.) следует использовать гидрофильный адсорбент - силикагель (), глину и т.д. Ориентация молекул ПАВ такова, что неполярный углеводородный радикал направлен в неполярный растворитель, а полярная часть молекулы взаимодействует с полярным адсорбентом. В этом случае выполняется неравенство:

Можно отметить также и частные правила.

1. С увеличением молярной массы растворенного вещества его адсорбционная способность возрастает. На этой закономерности основан ферментативный катализ: сложные органические молекулы адсорбируются на ферментах, разлагаются под их действием на более мелкие, которые десорбируются, уступая место более крупным молекулам.

2. Ароматические соединения адсорбируются лучше, чем алифатические.

3. Непредельные органические соединения адсорбируются лучше, чем предельные.

4. При адсорбции предельных органических кислот и спиртов качественно соблюдается эмпирическое правило Дюкло-Траубе:

Адсорбционная способность увеличивается в 3-3,5 раза при удлинении углеводородной цепи на одно звено (-).

Следует заметить, что указанные частные правила не выполняются для адсорбции на мелкопористых адсорбентах.

2.5.6.

ВРЕМЯ АДСОРБЦИИ. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА АДСОРБЦИЮ

Адсорбция из растворов идет медленнее адсорбции газов, так как диффузия в жидкостях протекает значительно медленнее. Она может быть ускорена перемешиванием. Особенно медленно происходит адсорбция больших молекул на мелкопористых адсорбентах, так как в этих случаях равновесие устанавливается медленно или вовсе не наступает. Повышение температуры приводит к уменьшению адсорбции, но в меньшей степени, чем при адсорбции газов.

2.5.7.

ИОННАЯ АДСОРБЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ

Ионная адсорбция - адсорбция из растворов сильных электролитов. В этом случае растворенное вещество адсорбируется в виде ионов.