Сурет. Адсорбцияның изотермасы (А), изобарасы (Ә), изостерасы (Б), және изотермадан изостера мен изопикна тұрғызу (В).

Температураны тұ рақ ты етіп ұ стау да ө те оң ай, сондық тан изотерма бұ л тә жірибе арқ ылы алынатын, кө п таралғ ан тә уелділік.Ал қ алғ ан тә уелділіктерді ә р тү рлі температура табылғ ан графикалық изотермадан тұ рғ ызуғ а болады.11.6 – суретте нү ктелі жү йе изотерманы қ иып, ордината осіне параллель изопикнағ а сә йкес келеді, ол тү зу изотермаларын қ иып, абцисса осіне параллель болса, изостераның нү ктесі алынады.Алынғ ан нү ктелерден адсорбция мә нінің тә уелділігін немесе концентрацияның (изостерасы) температурағ а тә уелділігін тұ рғ ызады.

Изотерма, изопикна, изостераның математикалық байланысын кө рсетейік. А мә нінің толық дифференциалы, кү й функциясына сә йкес келеді:

dA=(dA/dc)_Tdc+(dA/dT)_CdT

А мә нін тұ рақ ты десек,

(dA/dc)_T(dc)_A+(dA/dT)_C(dT)_A=0 немесе (dA/dc)_T (dc/dT)_A +(dA/dT)_C=0

Соң ғ ы тең дікті (dT/dA) мә ніне кө бейтсек,

(dA/dc)_T (dc/dT)_A. (dA/dT)_C=-1 (11.55)

Бұ л белгілі математикалық қ атынас термодинамикада кең қ олданылады.Бұ л жағ дайда жеке туындылар изотерма, изостера, изопикнағ а сә йкес.Ал (11.55) тең деу олардың дифференциалдық қ атынасын береді.Ол арқ ылы туындылардың ә рқ айсысын басқ алары белгілі болғ анда жеке-жеке табуғ а болады.

(сурет салу)................

Ал кейбіреулерін теориялық жолмен қ орытуғ а болмайтындық тан, тә жірибеге негізделген эмпирикалық тең деулермен кө рсетуге болады. (Мысалы Фрейндлихтің изотермасының тең деуі).

Адсорбцияны мынадай жалпы белгілермен сипаттауғ а болады.

1. Термодинамикалық қ айтымдылығ ымен яғ ни адсорбцияғ а қ арама-қ арсы ү деріс десорбцияның динамикалық тепе-тең дігімен:

адсорбция десорбция

2. Ү дерістің экзотермиялығ ымен, яғ ни адсорбция кезінде жылудың бө лінуімен (бұ л адсорбент пен адсорбтивтің тығ ыз ә рекеттесуін кө рсетеді).

3. Активтендіру энергиясының аздығ ымен (яғ ни энергетикалық тосқ ауылдың аласалығ ы), ендеше адсорбцияның жылдамдығ ының кө птігімен (яғ ни dГ/dТ жә не d /dТ-нің шамаларының ө те кө птігімен).

2.2 Адсорбция ү дерістерін жіктеу.

Қ аралғ ан жү йелер кү рделі болғ андық тан адсорбция ү дерісінің заң дылық тарын анық тау ү шін оларды ә р тү рлі кө рсеткіштер бойынша жіктелулерін қ арастырайық;

1. Адсорбент пен адсорбтив арасындағ ы байланыстардың тү ріне карай физикалық жә не химиялық адсорбция болып бө лінеді. Біріншісінде физикалық кү штер нә тижесінде фазааралық бетте адсорбциялық қ абат тү зілсе, екінші жағ дайда адсорбциялық ү деріс адсорбенттің функцияналдық арасындағ ы химиялық реакцияның нә тижесінде болады, яғ ни олар химиялық кү штердің ә серінен байланысады. Бірінші жағ дайда адсорбент пен адсорбтивтің арасында молекулааралық, басқ аша вандерваалстік кү штер болады.Физикалық адсорбция ә рқ ашанда қ айтымды. Химиялық адсорбция кезінде адсорбент пен адсорбтив арасындағ ы байланыс химиялық болады. Хемосорбция кө бінде қ айтымсыз болады. Мысалы О₂-нің С-дегі, СО₂-нің СаО-дағ ы, NH₃-тің CuSO₄-тегі адсорбциялары.

2. Адсорбция ү дерістері адсорбент бетіндегі адсорбтивтің қ абатына байланысты мономолекулалық жә не полимолекулалық болып жіктеледі. Біріншісінде адсорбент бетінде адсорбтивтің моно қ абаты болады, ал соң ғ ы жағ дайда адсорбент бетінде адсорбтивтің кө лемдік қ абаты поли қ абат болады.

3. Адсорбтив молекулаларының адсорбент бетінің барлық жерінде, ия тек кейбір жерлерінде ғ ана адсорбциялануына байланысты локализияцияланғ ан жә не локализацияланбағ ан болып бө лінеді. Алғ ашқ ы жағ дайда адсорбент бетінде белгілі бір локализацияланатын адсорбцияда адсорбент бетінің бә рі бірігіп (жұ мыс істейді), онда ерекше адсорбцияланатын орталық тар болмайды.

4. Адсорбциялық ү дерістер қ айтымды жә не қ айтымсыз болып бө лінеді. Адсорбент ү дерісі кезінде оғ ан қ арама-қ арсы ү деріс- десорбция жү ретін жағ дайлар болады. Бұ л кезде адсорбция қ айтымды болады. Егер адсорбцияның константасын Ка, ал десорбциясының константасы Кg деп белгілесек, онда қ айтымды адсорбция болу ү шін мынадай шарт Kg/Kaǂ 0 орындалуы керек.Егер Кg=0 болса, онда адсорбция қ айтымсыз болады.

5. Адсорбция кезінде тура жә не кері ү дерістерінің арасында тепе-тең дік болу - болмауына байланысты адсорбцияны тепе-тең дік жә не тепе-тең діксіз болса, яғ ни Kg/Ka=const болса, онда адсорбент қ айтымсыз болады.

6. Адсорбциялық қ ұ былыстарды ө зара жанасатын фазалардың агрегаттық кү йіне байланысты топтағ ан да жө н. Осығ ан байланысты бес тү рлі адсорбциялық жү йелерді кө рсетуге болады.

1. Г/Е - газ бен ерітінді арасындағ ы адсорбция.

2. С/Е - сұ йық тық пен ерітінді арасындағ ы адсорбция.

Мұ ның бірінші адсорбциядан айырмашылығ ы ерітіндіден еріген заттың концентрациясының ө згеруі ерітінді мен оның буының арасында емес, басқ а сұ йық тың арасында болады.

3. С₁/С₂ - ө зара ерімейтін екі сұ йық тық тың арасындағ ы адсорбция.

4. Г/Қ - қ атты дене (адсорбент) бетіндегі газдың адсорбциясы.

5. Е/Қ - қ атты дене бетіндегі ерітіндідегі еріген заттың адсорбциясы.

Капиллярлық конденсация деп аталатын сорбциялық қ ұ былыстың тағ ы бір тү рін айтып кеткен жө н. Бұ л қ ұ былыс кезінде адсорбент адсорбтивті (газдар мен буларды) жұ тып қ ана қ оймай, оның ү стіне ө здерінің капиллярларында (тү тікшелерінде) конденсациялайды. Газдардың жұ тылуына қ арап оларды адсорбция қ ұ былысы деуге болар еді. Ал капиллярлардың ішінде конденсацияланғ ан сұ йық тың жиналып, олардың барлық кө лемде бірдей болмайтындық тан оларды адсорбциялық қ ұ былысына жатқ ызуғ а да болады.

Алтыншы жіктеудің алғ ашқ ы ү шеуінде адсорбентіміз сұ йық тық болса, тө ртінші жә не бесіншісінде – адсорбентіміз қ атты дене. Сондық тан олардың ө зара айырмашылық тары да бар. Мысалы ү шін алғ ашқ ы ү шеуінде адсорбция шамасын Г беттік керілумен σ байланыстыруғ а болады. Бізге беттік керілу ұ ғ ымы белгілі болғ андық тан адсорбция қ ұ былыстарымен толығ ырақ танысу ү шін сол ерітіндімен газ, иә сұ йық тық арасында болатын адсорбциялық қ ұ былыстарғ а тоқ талайық.