Адсорбция

Адсорбция, сгущение растворенного или газообразного вещества па поверхности твердого или жидкого тела. А. нужно различать от абсорбции (смотрите), при которой происходит проникновение абсорбируемого вещества в массу тела; на практике, однако, такое разграничение не всегда удается провести. Особенно значительна. А. в тех случаях, когда в качестве адсорбента, то есть тела, на поверхности которого происходит А., применяются твердые тела с большой поверхностью, как, например, активированный уголь (смотрите), для которого величина поверхности исчисляется в 100 и больше м² на 1 г, или силикагель (смотрите). Подобным же образом аморфные осадки, обладающие очень большой поверхностью, могут адсорбировать из растворов гораздо большие количества растворенных веществ, чем осадки явно кристаллической структуры, обладающие меньшей поверхностью. Если адсорбирующее тело находится достаточное время в соприкосновении с некоторым объёмом газа или раствора, из которого происходит А., то наступает адсорбционное равновесие; в условиях равновесия имеет место определенное соотношение между количеством адсорбированного вещества а и концентрацией этого же вещества в газообразной среде или в растворе с которое и характеризует процесс А. с количественной стороны. Математически эти соотношения выражаются различными адсорбционными ф-лами, предложенными многими авторами, но ни одна из них не охватывает течение процесса А. во всех случаях. Часто применяется ф-ла

Фрейндлиха: а — ас ", где а и и постоянные, причем «>1. Как видно нз этой ф-лы, при малых значениях с процент адсорбированного вещества больше, чем при больших. Во многих случаях при возрастании с адсорбированное количество стремится к некоторому пределу. Однако ф-лоп Фрейндлиха существование такого предела не предусматривается. Газообразные вещества адсорбируются тем легче, чем легче они конденсируются; это свойство газов имеет большое значение при применении активированного угля в противогазах. При А. органических веществ из водных растворов на угле и на многих других адсорбентах наблюдается резкое возрастание адсорбции с удлинением углеродной цепи, так что высшие члены гомологических рядов адсорбируются гораздо лучше низших (правило Траубе). Процесс адсорбции сопровождается выделением некоторого количества тепла, которое обычно равно нескольким тысячам малых калорий на граммолекулу адсорбированного вещества, но в отдельных случаях м. б. и значительно выше; А. на свободной поверхности жидкости и на границе между двумя жидкостями не так легко поддается непосредственному наблюдению, как А. на поверхности твердого тела. Количество вещества, адсорбированного одним см² поверхности жидкости, Г м. б. в этом случае, однако, определено из величины понижения поверхностного натяжения у, сопровождающего процесс А. Как показал Гиббс, из принципов термодинамики может быть выведено следующее

С г) у соотношение (ф-ла Гиббса): Г—— ,„_т. ·,

^у /П дс где с — концентрация адсорбируемого вещества, R—газовая постоянная. Предельные величины Г, вычисленные по этой формуле, равны 10^-7—10^-8 г/см². Исходя из этих данных, а также из наблюдений над пленками, образуемыми на поверхности воды нерастворимыми в ней веществами, исследователи пришли к тому выводу, что процесс А. сводится к покрытью поверхности адсорбирующего тела слоем адсорбируемого вещества толщиною в одну молекулу, причем молекулы адсорбированного вещества в этом слое расположены не беспорядочно, а определенным образом ориентированы; например, в случае А. амилового а на поверхности воды молекулы ориентированы так, что гидроксильная группа втянута внутрь воды, а углеводородная цепь обращена наружу. Хотя это представление об ориентированном мономолекулярном слое и не разделяется в полной мере всеми исследователями, несомненно, однако, что оно правильно, по крайней мере, но отношению к наиболее прочно связанной части адсорбированного вещества. Что касается тех сил, которыми поверхность удерживает адсорбированные молекулы, то в одних случаях силы А. совершенно подобны тем сравнительно слабым силам, которые обусловливают явления сцепления между однородными частицами жидкости, в др. же случаях они приближаются к силам, связывающим атомы в молекулах хим. соединений, так что ответить на вопрос, является ли А. явлением физическим или химическим, вообще говоря, представляется пока невозможным. Явления А. играют чрезвычайно большую роль в живой и мертвой природе, т. к. являются одним из глав, факторов, определяющих поведение коллоидных систем (смотрите Коллоиды). А. лежит в основе моющего действия мыл; адсорбционные процессы являются первой стадией процессов крашения и дубления. Каталитическое действие твердых катализаторов неразрывно связано с их способностью адсорбировать реагирующие вещества. О применении отдельных адсорбентов— см. Активированный уголь, Глины, с у кновальны е, Ф лорид г ы /.

Лит.: Р я к о в с к и ii А. В., К учению об ад сорбции, М., 1913; E г e u n d 1 i с h Herbert, Kapillareliemie, 3 Aufl., Lpz., 1923; Bancroft W. D., Applied colloidal Chemistry (Internat. Chemical Ser.), N. V., 1926; Rideal E. K., Introduction to Surface Chemistry (Cambridge University Press), Macmillan C, N. V., 1926. А. Фрумкин.