АДСОРБЦИЯ

АДСОРБЦИЯ, скопление (сгущение) одного вещества на поверхности другого, т. н. адсорбента. Адсорбироваться могут газы, жидкости и растворённые вещества на поверхностях жидкостей и твёрдых тел. Если адсорбированные вещества проникают внутрь массы твёрдого адсорбента, как это бывает на угле, нек-рых глинах, почве и нек-рых др. пористых телах, то такой вид адсорбции называют абсорбцией. В случае же хим. взаимодействия адсорбированного вещества с поверхностью адсорбента - реакция называется хемсорбцией. На практике часто один вид А. переходит в другой или они проявляются одновременно. Поэтому иногда все виды адсорбции объединяются в понятие сорбция. Наиболее сильно явления А. проявляются в различных коллоидных системах. А. обусловливают или силы хим. сродства или силы, аналогичные силам сцепления молекул в жидкостях. Можно рассматривать все виды А. с точки зрения электрических сил. Различают 2 основных вида А.: молекулярную (неполярную), когда вещество адсорбируется в виде нейтральных молекул, и ионную (полярную), когда адсорбируются ионы. При взаимодействии адсорбируемого вещества с адсорбентом, в большинстве случаев, очень быстро наступает состояние равновесия, внешне выражающееся в том, что А. прекращается по достижении известной величины, хотя в окружающей среде и остаётся адсорбируемое вещество. Это - динамическое равновесие, при к-ром число молекул и ионов, поглощаемых поверхностью адсорбента в единицу времени, равно числу молекул или ионов, покидающих эту поверхность. Величина А. зависит как от природы и удельной поверхности (поверхность весовой или объёмной единицы вещества) адсорбента, так и от природы и концентрации адсорбируемого вещества. А., кроме того, зависит от темп-ры. При увеличении концентрации адсорбируемого вещества А. его возрастает, но не беспредельно, т. к. каждый адсорбент имеет определённый максимум А., обычно называемый ё м-костью поглощения или максимальной А. Адсорбирующиеся вещества часто сильно изменяют и физико-хим. свойства адсорбентов, особенно коллоидных (дисперсность, устойчивость и др.).

Для выражения количественных зависимостей в явлениях А. предложен ряд уравнений. Для характеристики молекулярной А.

Эмпирическое уравнение Бедекера - Фрейндлиха

где а - количество адсорбированного вещества на единицу объёма, веса или поверхности адсорбента; К и ¹/_n - константы; С - равновесная концентрация адсорбируемого вещества. Лучше применимо к явлениям А. рациональное уравнение Лангмюра:

Рациональное уравнение Лангмюра

где а - величина адсорбции при данной концентрации С; S - максимальная адсорбция; К - константа.

Для характеристики ионной (обменной) А. применяются уравнения Гапона, Никольского и др. Уравнение Гапона имеет следующий вид:

Уравнение Гапона имеет следующий вид

где а₁ и а₂ - количества адсорбированных ионов; С₁ и С₂ - концентрации ионов в растворе; К - константа обмена; z₁ и z₂ - валентности ионов.

Из приведённых уравнений видно, что при молекулярной А. величина А. того или иного вещества находится в зависимости от концентрации этого вещества в растворе или вообще в среде. По абсолютной величине адсорбция растёт с увеличением концентрации (до известного предела), а по относительной величине (на единицу концентрации) падает. Иначе говоря, из разбавленного раствора поглощается в процентном отношении больше вещества, чем из концентрированного.

При полярной (обменной) А. зависимость сложнее. Так, при адсорбции двух ионов количество адсорбированного иона зависит не только от его концентрации в растворе, но и от концентрации другого иона (т. е. от концентрации как вытесняемого, так и вытесняющего иона).

Наряду с положительной А., наблюдается и так наз. отрицательная А., когда концентрация адсорбируемого вещества на поверхности адсорбента не больше, а меньше его концентрации в окружающей среде.

Отрицательная А. наблюдается на твёрдых поверхностях, если молекулы растворителя притягиваются поверхностью сильнее, чем молекулы растворённых веществ. Это явление наблюдается в водных растворах, и вопросу об адсорбированной ("связанной", по Думанскому) воде в биологических и небиологических коллоидах придают большое научное и производственное значение.

Адсорбция широко распространена в природе и играет большую роль во многих процессах, протекающих в почве и в растениях (см. Поглотительная способность почвы, Питание растений, Ферменты).

И. Гунар

Литература: Дубинин М., Физико-химические основы сорбционной техники, 2 изд., [М.-Л.], 1925; Думанский А., Учение о коллоидах, 3 изд., М., 1948; Каблуков И. [и др.], Физическая и коллоидная химия, 3 изд., М.. 1942; Липатов С., Физико-химия коллоидов, М. - Л., 1948; Современные методы исследования физико-химических свойств почв, вып. 3 под ред. И. Н. Антипова-Каратаева, в кн. "Руководство для полевых и лабораторных исследований ПОЧВ", т. IV, М. - Л., 1947 [переплёт: 1948].

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 1 (А - Е)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1949, с. 620