- ..
( ):
Адсорбированная молекула может отделиться от поверхности — это явление называется десорбцией. Оно обратно адсорбции— сцеплению молекул с поверхностью. Столкновение молекул из
482
объема газа вне поверхности с адсорбированными на поверхности приводит к реакции в случае, если они активны.
По Лангмюру большая или меньшая степень покрытия поверхности твердого вещества (адсорбента) молекулами газа зависит от средней продолжительности пребывания газовых молекул на поверхности или от промежутка времени, протекающего между конденсацией газовой молекулы на поверхности адсорбента и ее испарением.
При постоянной температуре и однородной поверхности скорость конденсации молекул пропорциональна величине свободной поверхности, еще не покрытой молекулами газа (1 — с) (с—часть поверхности, покрытой газом), н давлению р.
Таким образом
= V (! — ®)-
Скорость испарения молекул г»2 пропорциональна части поверхности, покрытой газовыми молекулами, т. е.
V2 = ЛоЗ.
При наступлении адсорбционного равновесия эти скорости равны, значит
кхр (1 — с) = к2с,
откуда часть поверхности, покрытая молекулами газа, определяется как
_ К Р
к.
Приняв = упрощаем:
- _ р “ ~ 1 -г р '
При незначительной адсорбции и малых давлениях {р мало по сравнению с единицей) получаем
г = р,
т. е. при этих условиях имеется линейная зависимость между величиной поверхности, покрытой молекулами газа, и давлением его.
Для высоких давлений {р велико по сравнению с единицей)
с = 1,
т. е. величина поверхности, покрытой молекулами ггза, не зависит от давления: она насыщена. В части изотермы адсорбции между этими крайними значениями зависимость сг от р может быть выражена как
С р п
где я> 1.
Скорость реакции на однородной поверхности пропорциональна части поверхности, покрытой адсорбированным газом. При допущении, что реагирует только газ и что продукты реакции не адсорбируются катализатором, для трех выше разобранных случаев мы получаем три уравнения скорости. Отвечающее малой адсорбции (5 = р)
— •— = Аз = Мр = кхр, (1)
для частичной адсорбции — /* п ^
31*
483
и для адсорбции, соответствующей насыщению поверхности, (а = 1)
йр
~Ж = С0Ш!1-
Уравнение (1) отвечает мономолекуяярной ргакции, уравчзяие (3) отвечает регк -ции нулевого порядка — скорость реакции постоянна, независима от количества адсорбированного газа, вошедшего в реакцию. Уравнение (2) отвечает установленной опытом для адсорбции формуле Фрейндлиха.
Изучение явлений адсорбции некоторых газов на поверхности твердых тел позволило установить два вида адсорбции; иногда называют их первичной и вторичной адсорбцией, иногда говорят о неспецифическом, или физическом, типе адсорбции и о специфическом, или химическом, типе.
Работы последнего времени устанавливают, что адсорбция при низких температурах носит неспецифический характер: газ адсорбируется в молекулярном состоянии, равновесие адсорбции наступает быстро, причем большая часть молекул газа, ударяющихся о поверхность, ею удерживается.
