Гомогенный и гетерогенный катализ. Явление адсорбции

1.

Гомогенный и гетерогенный катализ.
Явление адсорбции
1

2.

2

3.

3

4.

4

5.

5

6.

6

7.

7

8.

8

9.

9

10.

10

11.

11

12.

12

13.

13

14.

14

15.

Адсорбция это процесс, происходящий на границе раздела фаз. Он
затрагивает только поверхностные слои, взаимодействующих фаз, и не
распространяется на глубинные слои этих фаз.
Адсорбцией называют явление накопления одного вещества на
поверхности другого. В общем случае, адсорбцией называют изменение
концентрации вещества на границе раздела фаз.
Абсорбция, в отличии от адсорбции, это процесс захватывающий не только
поверхность раздела фаз, но распространяющийся на весь объём
сорбента.
Примером процесса абсорбции является растворение газов в жидкости.
Хемосорбцией называется поглощение одного вещества
сопровождающееся их химическим взаимодействием.
другим,
Капиллярная конденсация — сжижение пара в капиллярах, щелях или
порах в твердых телах.
15

16.

Адсорбция происходит на любых межфазовых поверхностях и адсорбироваться
могут любые вещества.
Адсорбционное равновесие, т.е. равновесное распределение вещества между
пограничным слоем и граничащими фазами является динамическим
равновесием и быстро устанавливается.
Адсорбция понижается с понижением температуры.
Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют
адсорбтивом, поглощённое — адсорбатом. Вещество, на поверхности которого
происходит адсорбция – адсорбентом.
Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Процесс, обратный
адсорбции, называется десорбцией.
Удаление адсорбированных веществ с адсорбентов при помощи растворителей
называют элюцией.
Различают молекулярную и ионную адсорбцию. Это различение происходит в
зависимости от того, что адсорбируется – молекулы или ионы вещества.
16

17.

Понятие избыточной адсорбции, введенное Гиббсом, подразумевает избыток
количества вещества адсорбата на поверхности адсорбента по сравнению с
объемом фазы:
где Cs и Cv — концентрации адсорбируемого вещества на поверхности адсорбента
и в объеме фазы; Vs — объем поверхностного слоя (слой на поверхности
адсорбента, в котором концентрация адсорбата значительно превышает
концентрацию в объеме); S — площадь границы раздела фаз; ns и nv — количество
вещества адсорбата на поверхности и в объеме соответственно; т — масса
адсорбента.
Абсолютная адсорбция — это количество вещества адсорбата, отнесенное к
единице площади поверхности или к единице массы адсорбента (в последнем
случае эго удельная адсорбция):
17

18.

Теория мономолекулярной адсорбции основывается на следующих
положениях:
1) Адсорбция является локализованной (происходит на адсорбционных
центрах).
2) Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а на
активных центрах, которыми являются выступы либо впадины на
поверхности адсорбента. Активные центры считаются независимыми
(т.е. один активный центр не влияет на адсорбционную способность
других), и тождественными.
3) Каждый активный центр способен взаимодействовать только с одной
молекулой адсорбата; в результате на поверхности может образоваться
только один слой адсорбированных молекул.
4)
Процесс адсорбции находится в динамическом равновесии с
процессом десорбции.
18

19.

a=kC
a∞ =a
19

20.

Теория БЭТ сохраняет ленгмюровские представления о динамическом
характере адсорбции. Адсорбция считается полислойной. Молекулы
первого слоя адсорбируются на поверхности адсорбента в результате
межмолекулярного взаимодействия адсорбент - адсорбат. Каждая
адсорбированная молекула первого адсорбционного слоя может, в свою
очередь, являться центром адсорбции молекул второго слоя и т.д. Так
формируются
второй и последующие сорбционные слои. Теплота адсорбции в перв
ом слое q1 определяется взаимодействием адсорбат - адсорбент, во всех
последующих слоях - взаимодействием адсорбат - адсорбат. Поэтому
теплота адсорбции во всех слоях, начиная со второго, равна теплоте
конденсации λ. Второй и последующие адсорбционные слои могут
начинать образовываться и при незавершенном первом слое.
20