Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теория полимолекулярности адсорбции Поляни

Энергия молекулярного притяжения пары молекул убывает по закону

U=-A/r², где r- расстояние между центрами молекул и А – константа, зависящая от природы молекул.

Универсальной составной частью молекулярных сил являются дисперсионные силы, которые аддитивны, т.е. энергия взаимодействия молекулы адсорбента с адсорбтивом является результатом сложения энергий притяжения этой молекулы с каждой из молекул адсорбента. Такое сложение дает следующую зависимость потенциальной энергии молекулы газа от ее расстояния x до поверхности адсорбента:

где А_1α – константа парного взаимодействия молекулы адсорбата и адсорбента, ν_m – молярный объем адсорбента, N_A – число Авогадро.

Величина А_1α не всегда известна и уравнение не является строгим, поэтому предложена теория полимолекулярной адсорбции Поляни, по которой взаимодействие адсорбент – адсорбат характеризуется адсорбционным потенциалом ε, который определяется как работа обратимого и изотерического перемещения одного моля адсорбтива из бесконечности на данное расстояние от поверхности.

Концентрирование адсорбтива возле поверхности приводит к тому, что при Т<Т_кр газ (точнее пар) конденсируется и образуется жидкий слой конденсата. В теории Поляни адсорбированной считается только та часть адсорбтива, которая перешла в конденсированное состояние.

Ε может быть вычислен как работа сжатия моля газа от равновесного давления насыщенного пара p_s при данной температуре:

Если адсорбтив считать идеальным газом, то

По известному из опыта значению адсорбции Г (моль/кг), молярному объему ν_m конденсата и удельной поверхности адсорбента S можно найти толщину слоя конденсата σ=Гν_m/S, находящегося в равновесии с паром при давлении р. Потенциал ε, вычисленный при данном давлении, равен адсорбционному потенциалу на внешней границе слоя, т.е. на расстоянии х=σ от поверхности.

Плоскость, на которой адсорбционный потенциал одинаков, называется эквипотенциальной.

По изотерме адсорбции получаем зависимость ε=f(р). Чаще, однако, удельная поверхность адсорбента неизвестна, поэтому вместо δ вычисляется удельный объем конденсата V=Гν_m на поверхности адсорбента. Кривая зависимости ε от V называется характеристикой кривой данной пары адсорбент-адсорбтив.

По мере увеличения давления растет толщина слоя конденсата, увеличивается его объем и адсорбция завершается заполнением всего адсорбционного объема V₀=Sδ₀, определяемого удельной поверхностью адсорбента и толщиной слоя, в пределах которого адсорбционные силы могут удерживать газ в конденсированном состоянии.