Поверхностные явления. 
Адсорбция

Адсорбция, ее виды

Разнообразные явления, возникающие на границах раздела веществ различных агрегатных состояний, происходят вследствие особого энергетического состояния пограничных поверхностей. Любая поверхность вне зависимости от агрегатного состояния разделяемых ею веществ располагает некоторым запасом свободной энергии. Как и любая система, обладающая запасом свободной энергии, поверхность раздела веществ стремится к самопроизвольному уменьшению этой энергии и служит прямо или косвенно причиной многочисленных физических явлений, в том числе адсорбции.

Адсорбция — это самопроизвольное повышение концентрации вещества у поверхности раздела двух фаз в гетерогенной системе, сопровождающееся уменьшением свободной межфазной энергии.

Абсорбция — процесс сорбции, при котором поглощаемое вещество диффундирует в глубь поглотителя и распределяется по объему.

Поглощение, сопровождающееся химическим взаимодействием поглощаемого вещества с веществом-поглотителем, носит название хемосорбции.

То вещество, на поверхности которого идет адсорбция, принято называть адсорбентом, а вещество, которое адсорбируется, — адсорбатом.

Адсорбцию, А обычно выражают соотношением адсорбата X, приходящимся на единицу площади поверхности адсорбента S, в кмоль/м²:

A = X/S (5.1).

Если адсорбентом является твердое пористое тело, общую поверхность которого определить невозможно, то адсорбцию, А относят к единице массы адсорбента в кмоль/кг:

А = Х/m (5.2).

Силы взаимодействия адсорбента и адсорбата, определяющие адсорбцию, различны, и обычно рассматривают два крайних случая, когда адсорбция характеризуется физическими либо химическими взаимодействиями. Физическая адсорбция протекает самопроизвольно, и этот процесс является динамическим: наряду с адсорбцией идет обратный процесс — десорбция, которая характеризуется удалением адсорбционных молекул с поверхности адсорбента. Скорость адсорбции с течением времени уменьшается, а скорость десорбции с течением времени увеличивается. Эти изменения происходят до тех пор, пока их скорости не становятся одинаковыми, т. е. наступает адсорбционное равновесие.

Для каждой температуры существует свое состояние равновесия.

Так как химическая адсорбция обусловлена образованием связей, близких к химическим, десорбция протекает с большим трудом.

Адсорбция носит избирательный характер. Так, например, активированный уголь хорошо поглощает хлор, но не адсорбирует угарный газ (СО). Поэтому нельзя пользоваться обычными противогазами при тушении пожаров, так как в зоне пожара много СО.