Молекулярная адсорбция на твёрдой поверхности из растворов неэлектролитов
Влияние природы адсорбтива и адсорбата на адсорбцию:
—на полярных адсорбентах лучше адсорбируются полярные вещества, на неполярных — неполярные;
—чем больше растворимость вещества в данном растворителе, тем хуже оно адсорбируется на поверхности твёрдого адсорбента (правило Шилова);
—правило уравнивания полярностей фаз П. А. Ре́биндера :
На поверхности раздела фаз из смеси веществ прежде всего адсорбируются то вещество, которое ближе по полярности к адсорбенту.
Строение дифильной молекулы
Гидрофобный «хвост» |
Полярная головка |
|
Ориентация дифильных молекул на границе фаз.
41
Адсорбция ПАВ на границе жидкость-газ
Низкое значение адсорбции |
Среднее значение адсорбции |
Предельная адсорбция (А∞) |
усиление взаимодействия углеводородных цепей между собой
малая концентрация ПАВ |
|
средняя концентрация ПАВ |
|
|
|
|
большая концентрация ПАВ |
||
горизонтальное |
|
переход из |
|
вертикальное |
расположение молекул |
|
горизонтального |
|
расположение молекул |
|
|
расположения молекул |
|
«частокол Ленгмюра» |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
к вертикальному |
|
|
|
|
|
|
42
АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ
В связи с тем, что ПАВ обычно распределяется между обеими фазами, состояние равновесия характеризуется константой распределения Краспр
Kраспр См
Св
где См и Св — концентрации ПАВ, соответственно, в неполярной жидкости и в полярной жидкости.
Дифильные молекулы ПАВ своей полярной (гидрофильной) частью всегда ориентируются в полярную жидкость («воду»), а неполярной (гидрофобной) — в неполярную («масло»).
Ориентация и положение дифильных молекул поверхно-активного вещества на границе вода– бензол в зависимости от гидрофильно–липофильного баланса
43
Объясните экспериментальные данные адсорбции уксусной и пропионовой кислот из раствора в толуоле и из водного раствора, приведённые в таблице ниже:
|
Адсорбция на |
Адсорбция на |
|
Вещество |
силикагеле из |
угле из водного |
|
раствора в |
раствора, |
||
|
|||
|
толуоле, моль/кг |
моль/кг |
|
уксусная кислота |
0,81 |
0,8 |
|
пропионовая кислота |
0,27 |
1,98 |
44
Какой адсорбент нужно взять для очистки поверхности морской воды от нефти при аварийном её разливе: гидрофильный или гидрофобный?
45
Гидрофобный, так как способность к адсорбции зависит от сродства вещества к адсорбенту: на гидрофильном адсорбенте будут адсорбироваться либо полярные, либо дифильные вещества с преобладанием полярности, а на гидрофобном — неполярные и дифильные с преобладанием неполярности. Нефть представляет собой смесь углеводородов — раствор твёрдых и газообразных углеводородов в жидких углеводородах. Любые углеводороды — это неполярные (гидрофобные) вещества, а вода — полярное вещество. Таким образом, на гидрофобном адсорбенте будет адсорбироваться только нефть.
46
Какой нужно взять адсорбент для извлечения пентановой кислоты из раствора в бензоле: полярный (цеолит) или неполярный (уголь)?
47
Полярный (цеолит). Дифильная молекула пентановой кислоты может адсорбироваться на адсорбенте любой полярности, а бензол, являясь неполярным веществом, будет адсорбироваться только на неполярном адсорбенте. Если взять гидрофобный (неполярный) адсорбент, то будет преимущественно адсорбироваться неполярный бензол. Общий вывод: для извлечения дифильных веществ из растворов нужно выбирать адсорбент, на котором не будет адсорбироваться растворитель
48
Какой изомер гидроксибензойной кислоты, орто- или пара-, будет преимущественно адсорбироваться на поверхности гидроксилированного силикагеля?
49
пара-гидроксибензойная кислота, так как этот изомер образует водородные связи карбоксильной группы кислоты с ОН-группами силикагеля, а в молекулах орто-изомера существуют внутримолекулярные водородные связи, поэтому адсорбция невозможна.
50