Кількісне вираження величини адсорбції
У багатьох роботах дуже часто адсорбцію висловлюють в мілілітрах газу при стандартних (нормальних) умовах. Цей спосіб не дуже зручний, оскільки він вимагає перерахунку для переходу від експериментальних до нормальних умов. Крім того, подальша інтерпретація адсорбції, майже завжди пов'язана з її молекулярної або атомарної природою, вимагає перерахунку на кількість адсорбованих молекул. Тому логічніше величину адсорбції відразу висловлювати в молях (позначення моль, mol) адсорбата, як це робиться в переважній більшості вітчизняних робіт. Дуже часто використовують частки цієї одиниці: тисячні - мілі-милі (ммоль, mmol) або мільйонні - мікромолі (мкмоль, mкmol). Перехід від однієї системи одиниць до іншої робиться на основі відомих співвідношень:
1 моль займає обсяг 22,4 л НТД,
1 ммоль займає обсяг 22,4 мл НТД.
Адсорбована кількість відносять зазвичай до 1 г адсорбенту. Такий вираз склалося історично, ще в ті часи, коли не було способів вимірювання величини поверхні. Треба сказати, що воно не дозволяє бачити дійсні причини відмінностей у величинах адсорбції - хімічні (природа поверхні) або топометричної (величина поверхні). Дійсно, величина адсорбції є функцією обох факторів і доцільно один з них приймати постійним, а варіювати інший. Тому Кисельов запропонував адсорбцію висловлювати в молях на 1 м 2 поверхні і назвав одержувані значення абсолютними величинами адсорбції. У літературі іноді їх називають також питомою адсорбцією. Ці величини відразу дають уявлення про залежність адсорбції від хімічної природи поверхні.
Для даної системи адсорбат - адсорбент при сталому рівновазі адсорбована кількість а є функцією двох змінних - рівноважного тиску Р і температури Т:
При вивченні адсорбції одну з цих трьох величин підтримують постійної і досліджують функціональну залежність двох інших.
Изотермой адсорбції називається залежність величини адсорбції від тиску при постійній температурі
При графічному зображенні по осі абсцис відкладають тиск, по осі ординат - величину адсорбціі.Давленіе раніше висловлювали найчастіше в мм ртутного стовпа (тор-рах), тепер, з введенням міжнародної системи СІ, в паскалях (1 торр = 133,3 Па) . Дуже часто для фізичної адсорбції тиск виражають у відносних одиницях як частку від тиску насиченої пари адсорбтива Ро. Воно називається відносним тиском і позначається Р / Р 0. Для даної системи адсорбат -адсорбент можна побудувати сімейство ізотерм, кожна з яких відповідає своїй температурі. Чим більше температура, тим менше величина адсорбції (див. Рис.). Це відповідає принципу Ле-Шательє. Як було сказано, фізична адсорбція - завжди екзотермічний процес, десорбція - ендотермічний. Підвищення температури можна здійснити тільки підводячи до системи теплоту. Такий вплив викличе посилення того з напрямків процесу, яке супроводжується поглинанням теплоти, тобто десорбції. В результаті, рівновага зміститься при підвищенні температури в бік менших величин адсорбції. Це послабить вплив зовнішнього впливу. Залежність адсорбції від тиску - найбільш поширений спосіб кількісного опису адсорбційних явищ, оскільки він найбільш просто здійснюється експериментально: ампулу з адсорбентом збожеволіє в термостат, а тиск в системі дуже просто змінювати, послідовно додаючи або збавляючи порції газу.
Якщо підтримують постійний тиск, а змінюють температуру, то отримують ізобарах адсорбції a = f (Т); Р = const.
По осі абсцис відкладають температуру в градусах Цельсія або Кельвіна, по осі ординат - величину адсорбції. Для різних тисків можна побудувати сімейство изобар (рис.). Чим більше кипіння, тим більше, природно, величина адсорбції. З сімейства ізотерм легко побудувати сімейство изобар. Доя цього потрібно сімейство ізотерм розсікати вертикальними прямими, відповідними постійному тиску. Зворотне побудова - з изобар ізотерми - отримують розсічення сімейства изобар. Величина адсорбції сильно залежить від температури, різко зменшуючись з її зростанням.
Нарешті, для підтримання сталості кількості адсорбованого речовини необхідно тиск змінювати симбатно температурі. Залежність тиску від температури за цієї умови називають ізостерой адсорбції: a = const; Р = # 936; (Т).
Сімейство ізостер адсорбції може бути отримано з сімейства изобар або сімейства ізотерм, тільки розсічення має бути зроблено горизонтальної прямої. Зворотне отримання ізотерм і ізобар з сімейства ізостер може бути зроблено його перетином вертикальної або горизонтальної прямої відповідно. Ізостери нагадують криві залежності пружності насиченої пари від температури. Формально їх можна інтерпретувати як залежність пружності пара адсорбтива над адсорбованим речовиною від температури.