Your SlideShare is downloading. ×

адсорбци

2,495
views

Published on


0 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
2,495
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
50
Comments
0
Likes
3
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Гадаргуугийн үзэгдлийн физик химиГадаргуугийн үзэгдлийн мөн чанар, гадаргуугийн таталцалын тухайАдсорбци, адсорбцийн процессын физик химиийн механизм
  • 2. Гадаргуугийн үзэгдлийн мөн чанар, гадаргуугийн таталцалын тухай хий шингэн M M’
  • 3. δ’+δ”=δ∆G=∆G1+∆G2+σ12 ⋅S∆G=∆G1’+∆G2’+∆GÃÀÄ==∆G1’+∆G2’+∆GV+σ12⋅S
  • 4. A σ= SХэрэвээ S = 1 см2 бол σ= F болно A F σ= = S S н/ , эрг/ см 2 см 2
  • 5. dS Дюпре dh l P
  • 6. dA = pdhdF = σ ⋅ dS = dA = pdh
  • 7. dS = l ⋅ dh ⋅ 2 pdh pdh pσ= = = dS l ⋅ dh ⋅ 2 2l
  • 8. Антоновын дүрэм <<Хязгаартай уусдаг шингэнүүдийн гадаргуугийнтаталцал нь уул шингэнүүдийн гадаргуугийн таталцалынялгаатай тэнцүү байдаг>> Өөрөөр хэлбэл: <<Бие биедээ хязгаартай уусажханасан уусмал үүсгэсэн хоёр шингэн бодисын нийлсэнгадаргуугийн зааг дээрх гадаргуугийн таталцал (σAB) ньтэдгээр шингэн тус бүрийн, агаартай буюу өөрийн ууртайтэнцвэрийн нөхцөлд оршиж байх үеийн гадаргуугийнтаталцалын ялгавартай тэнцүү байна>> σАВ=σА-σВ (σА>σВ)
  • 9.  a  p + 2 (V − b) = RT V ( p + k ) (V − b) = RT
  • 10. F =σ⋅S S dF=σ⋅dS  ∂F   ∂F σ =  H = F −T   ∂S  P ,T  ∂T  P  ∂H   ∂F  ∂  ∂F   ∂σ    =  −T   = σ −T   ∂S  P ,T  ∂S  P ,T ∂S  ∂T  P ,T  ∂T  P ,T
  • 11.  ∂σ ξ = σ −T   ∂T  P ,T∂σ ∂σ 2 =γ =0∂T ∂T 2
  • 12. Капиляр даралт, муруй гадаргууdF = − P1dV1 − P2 dV2 + σ 12 ⋅ dS dV=dV1=dV2 ( P1 − P2 )dV = σ 12 ⋅ dSV= 4 3 πr 3 S = 4πr 2
  • 13. dS=8πrdr dV=4πr2dr dS 8πrdr 2 = = dV 4πr dr r 2 2( P1 − P2 ) = σ 12 r 1 1 Pσ = ∆P = σ 12  −  r r   1 2
  • 14. Pσ = ∆P = P − P2 1Уурын фаз дахь усны туслын даралтын ялгаа буюукапилярын даралтыг олбол r=10-5см, Pσ = ∆P = P − P2 =73⋅2⋅10-5 дин/см2=15атм болно. 1 1 11 1  =  − =C r 2  r1 r2   Тэгш гадаргуугийн хувьд Pσ = 0 (r=∞)байдаг.
  • 15. r0
  • 16. r0 r=− cos θ 2σ 12 2σ 12Pσ = = cosθ r r0 Pσ = h(d1 − d 2 ) g
  • 17. 2σ 12h= r0 (d1 − d 2 ) g Жюрений томъёо P( r ) Mg ln = h P0 RT барометрийн томъёо
  • 18. P( r ) M 2σ 12 ln = ⋅ P0 RT (d1 − d 2 ) r M ≈ Vш (d1 − d 2 )  2σ 12Vш  P( r ) = P0 exp   rRT Томсон (Кельвин)-ий хууль буюу томъёо
  • 19. Гадаргуугийн таталцлыг хэмжих аргуудА. Капиляр хөөрөлтийн арга.Б. Их даралтын доор хийн бөмбөлөг үүсгэх арга.В. Дусал тоолох арга.
  • 20. Норголтын үзэгдэл, сонгомол норголтын тухай 2 σ12 σ12σ32 σ13 1 σ32 1 σ13 3
  • 21. Норголтын үзэгдэл гэдэг нь харилцан үл уусах шинжчанартай хос 3 фазаас тогтсон системийн дотор байгаафазуудын нийлсэн зааг дээрх гадаргуугийнтаталцалуудийн хамаарлаар илэрхийлэгдэнэ. •Хатуу биет ба хийн хооронд σ32 гэсэн гадаргуугийн таталцалтай. •Шингэн ба хий нь хооронд σ1 2 гэсэн гадаргуугийн таталцалтай •Шингэн ба хатуу биетийн хооронд σ1 3 гэсэн гадаргуугийн таталцалтай
  • 22. θ< 90 норгоно. 0 θ> 900 норгохгүй. cosθ=Bσ 32 = σ 13 + σ 12 ⋅ cosθ σ 31 − σ 23 cosθ = σ 21
  • 23. σ32 < σ1 3 үед cos θ> 0 θ> 900 иймтохиолдолд шингэн бодис хатуубиетийн гадаргууг норгохгүй.σ32 > σ1 3 үед cos θ< 0 θ< 900 иймтохиолдолд шингэн бодис хатуубиетийн гадаргууг норгоно.σ32 ≈σ1 3 үед cos θ≈0 θ≈900 иймтохиолдолд шингэн тухайн хатуубиетийн гадаргууг нимгэн үеэр бүрхэжурсана.
  • 24. Hó HóÂ= >1 Â= <1 Há Há
  • 25. Адгез ба когезийн ажил 12 σ13 3
  • 26. ∆σ = σ 12 + σ 32 − σ 13 Wa = σ 12 + σ 32 − σ 13σ 12 ⋅ cosθ = σ 32 − σ 13 Wa = σ 12 + σ 12 ⋅ cos θ Wa = σ 12 (1 + cosθ )
  • 27. шингэнХИЙ
  • 28. Wê = 2σ 121 . Wa< 1 /2Wk уг шингэн хатуу биетийн гадаргууг норгохгүй.2. Wa> 1 / 2Wk уг шингэн хатуу биетийн гадаргууг норгоно.3. Wa> Wk үед бүрэн норголт явагдаж байна гэсэн үг.W у= Wa-Wkэнэ хоёрын ялгааг урсалтын коэффициент гэж нэрлэдэг. Wó = σ 32 − σ 13 − σ 12
  • 29. Адсорбцийн процессийн физик химийн механизмАдсорбци гэдэг бол гадаргуугийн үзэгдэл, сорбцийн процессийн нэг төрөлюм. Хоёр фазын нийлсэн гадаргуугийн давхарга өөрчилөгдөх үзэгдлийгадсорбци гэнэ.Тодруулбал хий байдалтай бодис буюу ууссан бодис шүргэлцэж буй хатууболон шингэн биетийн гадаргуу дээр хуримтлагдан шингэх үзэгдлийгадсорбци гэнэ.Шингэж буй бодисыг- адсорбатШингээж буй биетийг- адсорбент гэж нэрлэнэ.Энэхүү шингэх процесс өөрөө аяндаа явагдсны улмаас гадаргуугийндавхаргийн чөлөөт энерги буурна. Адсорбцийн процесс өөрөө аяндааявагдснаас фазуудын нийлсэн зааг дах гадаргуугийн таталцал багасажадсорбентийн гадаргуу дээр адсорбатын молекулаас тогтсон нимгэн үеүүснэ.
  • 30. Өөрөө аяндаа явагддаг эргэх процесс десорбци нь эсрэг процесс нь юм. ммоль/ 3, моль/ 3, моль/ см м гУусмал(шингэн)-Хийн фазын зааг дээрх адсорбциХатуу биет-Хийн фазын зааг дээрх адсорбциХатуу биет-Уусмалын зааг дээрх адсорбци
  • 31. Уусмал-Хийн фазын зааг дээрх адсорбциФазуудын нийлсэн гадаргуугийн заагын нэгж уртад үйлцилж буйшингэний гадаргууг багасгахыг тэмүүлсэн хүчийг гадаргуугийнтаталцалын хүч буюу гадаргуугийн таталцал гэнэ. σ-уусмалын гадаргуугийн таталцал σ0-цэвэр шингэний (уусгагч)гадаргуугийн таталцалσ0= σ энэ тохиолдол практикт ховор. энэ уусалтадгадаргуугийн таталцал өөрчлөгдөхгүй байна гэсэн үг.σ0< σ Хүчтэй электролит (хүчил, шүлт) гадаргуугийнтаталцал ихэсгэх тохиолол цөөн байна. Г< 0σ0> σ өргөн тохиолдно. Гадаргуугийн таталцал буурчбайна. Органик гаралтай нилээд олон байна. Энэадсорбци нэмэх адсорбци. Бодисыг эерэг идэвхит бодисгэнэ. Г> 0
  • 32. 1. ГИБ2. Ямар ч идэвхигүй бодис3. Сөрөг идэвхит бодис
  • 33. ГИБ-ийг дүрсэлж үзүүлвэл: Туйлт Туйлгүй бүлэг -СООН урт хэлхээт нүүрсустөрөгч -N H 2 цагираг нүүрсустөрөгч -O H гидрофоб шинжтэй. -S O 3 гидрофиль.Ус агаарын заагт үйлчилэгч бодис. Эдгээрт спиртүүд Анион идэвхиторно. Хөөсрүүлэгч бөгөөд гал унтраахад хэрэглэнэ. Катион идэвхитТөрөл ГИБ. Хатуу биеийг эвдэх дисперсжүүлэх Амфотёрзорилгоор хэрэглэнэ. Ионжидоггүй.Тогтворжуулах чиглэлийн ГИБ гельл үүсгэгч өндөрмолекулт нэгдлүүд орно.Угаагч үйлчилэлтэй ГИБ.
  • 34. Josiah Willard Gibbs (February 11, 1839 New Haven – April 28, 1903 New Haven)
  • 35. c dσ Ã =− ⋅ RT dc Гиббсийн адсорбцийн изотерм тэгшитгэл G = µ1 ⋅ n1 + µ 2 ⋅ n2G = µ1 ⋅ n1 + µ 2 ⋅ n2 + σ 12 ⋅ S
  • 36. dG = dµ1 ⋅ n1 + dµ 2 ⋅ n2 + dσ 12 ⋅ S + µ1 ⋅ dn1 + µ 2 ⋅ dn2 + σ 12 ⋅ dS dG = − SdT + VdP + µ1 ⋅ dn1 + µ 2 ⋅ dn2 + σ 12 ⋅ dS − SdT + VdP = dµ1 ⋅ n1 + dµ 2 ⋅ n2 + dσ 12 ⋅ S dµ1 ⋅ n1 + dµ 2 ⋅ n2 + dσ 12 ⋅ S = 0 n 1 0, n 2 0- эзэлхүүний гүн дэх 1 ба 2-р компонентийн молийн тоо n 1 s , n 2 s - гадаргуугийн үе дэх 1 ба 2-р компонентийн молийн тоо
  • 37. n1 ⋅ dµ1 + n2 ⋅ dµ 2 = 0 0 0 n2 ⋅ dµ 2 0 dµ1 = − 0 n1  s n1 s ⋅ n2 0 − S ⋅ dσ 12 =  n 2 −   dµ 2 n1  0  
  • 38. s  s n1 ⋅ n2  n2 s 0 n 2 −  dσ 12  n1 0 − =  s 0 dµ 2 S n1 ⋅ n2 0 n1 dσ Ã =− d µ2µ = µ 0 + RT ln(γ ⋅ c)µ 2 = µ + RT ln c 0 2
  • 39. dµ 2 = RTd ln c dσ Ã =− RTd ln c c dσ Ã =− ⋅ RT dc
  • 40. dσ − =G dcG > 0, Г< 0 Гадаргуугийн үед ууссан бодисын хэмжээ гүнээс илүү уусна.Энэ үед гадаргуугийн эерэг идэвхит чанартай болж эерэг адсорбцийнпотенциалыг нөхцөлдүүлнэ.G < 0, Г> 0 Энэ үед гадаргуугийн сөрөг идэвхитчанартай болж сөрөг адсорбцийн потенциалыг нөхцөлдүүлнэ.
  • 41. σ = f (c)
  • 42. Г = f (c)
  • 43. Хатуу биет-хийн фазын зааг дээр явах адсорбци Ленгмюрийн адсорбцийн онол, адсорбцийн изотерм тэгшитгэл Адсорбци нь химийн холбооны хүчтэй ойролцоо хүчээр явагдана. Адсорбат бодисууд адсорбентийн зөвхөн идэвхитэй төвийн гадаргуу дээр явагдана. – 3* 1 0-7см хэмжээний хотгор гүдгэртэй Адсорбцийн хүчний үйлчлэх радиус бага байдаг учраас адсорбат нь зөвхөн дан молекулын үеэр адсорбцилогдоно.Адсорбцилогдсон молекулын идэвхитэй төв дээр тодорхой хугацаанд лбаригдаж байдаг. Хэсэг хугацаа өнгөрсний дараа адсорбцилогдсонмолекулууд адсорбентийн гадаргуугаас тасарч хийн фаз руу шилжинэ. Энэтемператур нь ихээхэн нөлөө үзүүлнэ.Адсорбцон молекулын харилцан үйлчлэлийн хүчийг Ленгмюртооцоолоогүй!!!
  • 44. Irving Langmuir (January 31, 1881 in Brooklyn, New York - August 16, 1957 in Woods Hole, Massachusetts)
  • 45. Хийн молекул +адсорбентийн идэвхитэй төв ↑Ү адсорбцолсон комплекс Г= a= кРa 0 a+a0=amax a= кР(a m ax -a) a= a m ax кР/ + кР) (1
  • 46. kc a = amax 1 + kc amax P amax Pa= = 1/К=A 1/ k + P A + P P 1 P = + a amax K amax
  • 47. C 1 + kc 1 с = = +Г Г max kc Г max к Г max ctgϕ = Г max 1 Г max к
  • 48. Дюкло-Траубейгийн дүрэм Шишковскийн тэгшитгэл – СН2 -Gn +1  ∆σ n +1  =  ∆σ   = β = const = 3 ÷ 3.5Gn  n  ∆ = σ 0 − σ = kc
  • 49. ∆ = σ 0 − σ = σ 0 ⋅ b ln(c / A + 1)∆ = σ 0 − σ = σ 0 ⋅ b ln(c / A + 1) = σ 0 ⋅ b ln(c + A) / A= σ 0 ⋅ b ln(c + A) − σ 0 ⋅ b ln A σ 0 ⋅ b ⋅ dc σ 0 ⋅ b ⋅ dc− dσ = σ 0 ⋅ b ⋅ d ln(c + A) = = (c + A) A+c dσ σ 0 ⋅ b − = dc A + c
  • 50. bc c dσà = Ã∞ à =− ⋅ 1 + bc RT dc c dσ c σ 0 ⋅ b σ 0 ⋅ b c /A à =− ⋅ = ⋅ = ⋅ RT dc RT A + c RT 1 + c /Aσ 0 ⋅ b RT -изотерм нөхцөлд= a m ax = Г∝1/A=b bc à = Ã∞ 1 + bc
  • 51. Полимолекулан адсорбцийн тухай Поляны онол P0 P0 P0 RT dP P0 Q = ∫ VdP = ∫ dP = RT ∫ = = RT ln P P P P P P P0 Q = RT ln P
  • 52. Хийн фаз Q0V4V3 Q1 Q2V2V1 Q3 Q4 Хатуу гадаргуу
  • 53. БЭТ-ийн онол Уур+чөлөөт гадаргуу = анхдагч комплекс Уур+ анхдагч комплекс = хоёрдогч комплексУур+ хоёрдогч комплекс = гуравдагч комплекс amax kP a=Брунауэр, Эммет, Теллер 1 + kP amax P a= A+ P
  • 54. Хатуу биет-шингэн уусмалын зааг дээр явагдах адсорбциЭлектролит биш бодисын буюу молекулан адсорбциЭлектролит бодисын буюу ионан адсорбци гэж 2 ангилна. Молекулан адсорбцийн үзэгдэл, Фрейндлихийн тэгшитгэл õ (c0 − c) =a= V ò m
  • 55. õ 1 /n = a = Â⋅ p òõ 1 /n = a = Â ⋅ còýíöò .
  • 56. lga=lgÂ+1/nlgc
  • 57. Cn =γ = 2÷4Cn +1an+1 = γ ′ = 3.5 an
  • 58. Анхаарал тавьсанд баярлалаа!