Физические явления

Сорбционные явления

Сорбционные явления (от лат. sorbeo - поглощаю) - это физико-химические процессы, в результате которых происходит поглощение каким - либо веществом газа, пара или растворенного вещества из окружающей среды.

Состояние вещества у поверхности раздела соприкасающихся фаз отличается от его состояния внутри этих фаз вследствие различия молекулярных полей в разных фазах. Рассмотрим, например, поверхность твердого тела на границе с газом. Внутри твердого тела взаимодействия частиц (атомов, ионов или молекул) уравновешены. На поверхности же взаимодействия частиц не уравновешены, поэтому поверхность твердого тела притягивает молекулы из соседней газовой фазы. При этом концентрация молекул газа становится вблизи поверхности больше, чем в его объеме, т.е. газ адсорбируется поверхностью твердого тела.

Явление концентрации вещества на поверхности раздела фаз называется адсорбцией. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а поглощаемое из объемной фазы вещество - адсорбтивом (или адсорбатом). Адсорбент поглощает из объемной фазы тем больше вещества, чем больше его поверхность. Следовательно, высокодисперсные порошковые проявители, используемые в капиллярном контроле, являются весьма активными адсорбентами.

Кроме явления концентрирования вещества в поверхностном слое у границы раздела фаз (адсорбции) существует также явление объемного поглощения вещества - абсорбция. Оба процесса объединяет общее понятие сорбции - совокупности физико-химических процессов, в результате которых происходит как поверхностное, так и объемное поглощение телом газов, паров или растворенных веществ из окружающей среды.

В различных случаях адсорбции большое значение имеют как физические, так и химические взаимодействия между адсорбентом и адсорбтивом. При физической адсорбции частицы адсорбтива не взаимодействуют с поглотителем, т.е. за исключением состояния его поверхности индивидуальные свойства адсорбента не играют существенной роли. Поэтому процесс физической адсорбции не специфичен и равновесие между участвующими в процессе адсорбции фазами устанавливается практически мгновенно.

Химическая адсорбция (хемосорбция) связана со значительной перестройкой электронных оболочек адсорбирующейся молекулы и молекул адсорбента, расположенных на его поверхности с последующим образованием химического соединения. Физическая и химическая адсорбции характеризуются различными значениями теплоты адсорбции q_α. Для физической адсорбции q_α = 4 - 40, а для химической 40 - 400 кДж/моль.

При постоянной температуре физическая адсорбция увеличивается с ростом давления газа или концентрации раствора. Увеличение температуры приводит к адсорбции, т.к. при этом возрастает число молекул адсорбтива, способных преодолевать притяжение к поверхности, и происходит десорбция. Скорость химической адсорбции с увеличением температуры возрастает. Обе эти характеристики процесса растут с увеличением концентрации поглощаемого вещества в растворе и зависят от геометрической структуры сорбента и скорости перемешивания.

В качестве отрицательной роли адсорбции следует упомянуть, например, удержание на поверхности контролируемых изделий жиров, масел и других загрязнений, снижающих эффективность капиллярного контроля.