Adsorbtsiya
Lengmyurning monomolekulyar adsorbtsiya nazariyasi
Yüklə 332,38 Kb. Pdf görüntüsü
|
| 5. Lengmyurning monomolekulyar adsorbtsiya nazariyasi.
1916 yilda Lengmyur "adsorbtsiya izotermasi" uchun monomolekulyar adsorbtsiya nazariyasini taklif qildi. Unga muvofiq: 1) gaz yoki erigan modda molekulalari qattiq jismning hamma joylariga emas, balki uning adsorbtsion markazlariga adsorbtsiyalanadi. 2) Adsorbtsion kuchlar faqat bir molekula o`lchamiga teng masofada o`z ta`sirini ko`rsata oladi. 3) Molekulaning adsorbilanishi uch omilga bog’liq: a) molekulaning 1 sekundda sirtga kelib urilish soniga v) Sirtda ushlanib qoladigan molekulalar soniga a) Sirtning adsorbtiv molekulasi bilan band bo`lmagan qismiga. 4) Adsorbilangan molekulalar bir-biriga ta`sir ko`rsatmaydi. Adsorbent bilan adsorbitiv o`rtasidagi ta`sir etuvchi kuchlar tabiati kimyoviy kuchlarga yaqin bo`ladi. SHu nazariya asosida chiqarilgan Lengmyur formulasi quyidagicha yoziladi: BP BP a Г 1 (1) bu erda, G-adsorbilangan gaz miqdori;a hamda V -shu izotermaga xos o`zgarmas kattaliklar, R-gaz bosimi. Bu tenglama katta kichik bosimlarda bo`ladigan adsorbtsiyani to`g’ri aks ettiradi. Darxaqiqat, bosim juda kichik bo`lsa, Lengmyur formulasining maxrajidagi VR qiymat birdan kichik bo`lsa, uni xisobga olmaslik ham mumkin. U xolda G = a·v·R shaklini oladi. Formula Freyndlih formulasini logorifmik koordinatalarda ifodalanishi. lgC O A lgx/m 11 adsorbtsiyaning gaz bosimiga to`g’ri proportsional ravishda bog’liqligini ko`rsatadi. SHu qonunga bo`ysunadigan diagrammaning qismi adsorbtsiyaning Genri soxasi deyiladi. Gaz bosimi katta bo`lganda formulaning maxrajidagi VR ni xisobga olish kerak, chunki u birdan katta bo`ladi. Agar VR birga teng bo`lsa, 1ni xisobga olmaslik mumkin. SHuning uchun Lengmyur formulasi (bosim katta bo`lganda) G= a shaklini oladi. Bu ifoda adsorbtsiyaning bosimga bog’liq emasligini ko`rsatadi. Darxaqiqat, gaz bosimi katta bo`lganda adsorbtsiya o`zgarmay qoladi. eritmalarda sodir bo`ladigan adsorbtsiya uchun Lengmyur formulasi quyidagicha yoziladi: КС СК Г Г 1 bu erda G-solishtirma adsorbtsiya, G -maksimal solishtirma adsorbtsiya, S-eritmaning adsorbtsion muvozanat vaqtidagi kontsentratsiyasi, k-konstanta. Ba`zan bu formula quyidagicha yoziladi: G= G s/ (v+s) bu erda v =1/k Lengmyur tenglamasini keltirib chiqarish uchun molekulyar adsorbtsiyani sxematik tarzda quyidagicha ezish mumkin: X+M = XM bu erda X- sirtdagi bo`sh nuqtalar, M- adsorbtiv molekulasi. Molekulalarning adsorbtsion tezligi V adsorbent sirtidagi bo`sh nuqtalar soniga va adsorbtivning kontsentratsiyasiga bog’liq bo`ladi. Agar adsorbtiv kontsentratsiyasi -S, bo`sh nuqtalar soni G -G bo`lsa, adsorbtsiya tezligini quyidagicha yozish mumkin: Vads = K i C (G -G) Bu erda V-adsorbtsiya tezligi, k i -o`zgarmas kattalik, G adsorbtsiyaning maksimal qiymati, S- kontsentratsiya. Desorbtsiya tezligi esa faqat adsorbtsiya qiymatiga bog’liqdir: Vdes = K 2 ·G Adsorbtsiya tezligi bilan desorbtsiya tezligi tenglashganda adsorbtsion muvozanat qaror topadi. VadsqVdiss tezliklarni qiymatini muvozanat sharti tenglamasiga qo`ysak quyidagi tenglama xosil bo`ladi: K 1 S(G -G) = K 2 G yoki adsorbtsiya tezligini desorbtsiya tezligiga nisbatini olsak: K 1 S(G -G)/K 2 G xosil bo`ladi. Tenglamadagi o`zgarmas kattaliklarni tenglamaning bir tomoniga olib o`tsak: K 2 /K 1 = S(G -G)/G xosil bo`ladi. 12 Bu erda K 2 /K 1 = v bo`lsa, u xolda tenglama quyidagi xolga keladi. V=S(G -G)/G bu tenglamani echib G ni topsak, Lengmyur tenglamasi xosil bo`ladi. G = G S/v+s : Xosil bo`lgan tenglamadagi konstantalar (ya`ni v va G ) ni aniqlash uchun grafik usuldan foydalaniladi. Buning uchun Lengmyur formulasi quyidagicha yoziladi: С Г в Г Г 1 1 1 (*) Tajribada topilgan 1/S qiymatlar abtsissalar o`qiga, 1/G qiymatlar esa ordinatalar o`qiga qo`yiladi. U vaqtda quyidagi grafik xosil bo`ladi. Bu grafikda OB chizigi 1/G ga teng; Bundan G ni topish mumkin. Grafikdagi tg =B/Г teng. G va tg ma`lum bo`lgandan keyin B ni xisoblab chiqarish mumkin. Lengmyur tenglamasidan foydalanib, adsorbentning umumiy satxini topish mumkin: S = G·N·Q bu erda N- Avagadro soni, Q- bitta molekulani sirtda tutgan o`rni, S- adsorbentning satxi. Suv uchun Q=14. 8 A°, metilen ko`ki uchun 95 A° ga teng. Lengmyur nazariyasi ham o`z kamchiligiga ega, ya`ni ma`lum bo`lishicha adsorbtsion kuchlar bir molekula o`lchamidan katta masofada ham o`z ta`sirini ko`rsatadi va polimolekulyar adsorbtsion qavatlar xosil qilishi mumkin. SHunga asoslangan xolda Polyani adsorbtsion qavatda xajmning suyuqlik bilan gaz chegarasida yotuvchi i nuqtasiga muvofiq keladigan potentsial ( i ) ni 1 mol’ gazning T temperaturada siqilishi uchun sarf qilinadigan ish deb qarash mumkin. i p p i vdP 0 bu erda P i -suyuqlik sirtidagi to`yingan bug’ bosimi; P o -gaz fazasidagi bosim Agar P RT V deb faraz qilinsa, i ni quyidagicha ifodalash mumkin: i i p p P p i i P P RT P dP RT vdP 0 0 0 ln OB=1/Г tg =В/Г Lengmyur tenglamasining grafigi. 1/C O B 1/Г 13 Lengmyurning monomolekulyar hamda Polyanining polimolekulyar nazariyalari bir-biriga ziddek tuyuladi, aslida bu ikki nazariya bir-birini to`ldiradi. SHunga asoslanib Brunauer, emmet va Teller (BET) 1935-1940 yillarda Lengmyur va Polyani tasavvurlarini umumlashtirib va kengaytirib, bug’larning adsorbtsiyalanishiga doir nazariyani yaratdilar. BET nazariyasiga ko`ra adsorbtsiyalangan faza ayrim-ayrim molekulalar zanjiridan iborat komplekslardan tashkil topadi, birinchi qavatdagi molekulalar adsorbent bilan bevosita birikadi, bir molekulyar zanjir boshqa molekulyar zanjirga energetik jixatidan ta`sir ko`rsatmaydi. BET nazariyasi ham boshqa nazariyalar kabi kamchiliklarga ega bo`lishiga qaramay fizikaviy adsorbtsiyani talqin qilishda eng yaxshi va eng foydali nazariya xisoblanadi. Ko`rib chiqilgan nazariyalar ba`zi xil adsorbtsiya jarayonini tushuntirishda etarli emas, ayniqsa kapillyar kondensatlanish bilan birga boradigan adsorbtsiyani, chunki bunda "adsorbtsiyalanish Gisterezisi xodisasi" mavjuddir. Bu xolda adsorbtsiyalanish va desorbtsiyalanish izotermalari bir chiziqda yotmaydi. Yüklə 332,38 Kb. Dostları ilə paylaş:
|