Ãàäàðãóóãèéí ¿çýãäýë áà ò¿¿íèé àíãèëàë Ãàäàðãóóãèéí òaòàëöàë Àäñîðáöèéí ¿çýãäýë áà àíãèëàë

Сурах бичиг

Ó.Áààòàð “Ôèçèê õèìè” /òýðã¿¿í äýâòýð/

ÓÁ.2003

Ó.Áààòàð “Ôèçèê õèìè” /äýä

äýâòýð/ÓÁ.2003

Ó.Áààòàð, À.Àâèðìýä “Ôèçèê õèìèéí

ïðàêòèêóì”, ÓÁ, 1978

Ó.Áààòàð “Ôèçèê õèìèéí ëàáîðàòîðèéí

àæëûí óäèðäàìæ” 2 äýâòýð 2000

Гадаргуугийн физик химийн үзэгдэл нь шүргэлцэж фазуудын гадаргуугийн давхаргын төлөв (найрлага, бүтэц, энергийн хэм г.м.) байдалтай холбоотойгоор илэрнэ. Үүний гол шалтгаан гадаргуугийн давхарга илүүдэл чөлөөт энерги (фазуудын гүнд орших тэнцүү эзэлхүүнтэй үетэй зэрэгцүүлэхэд) агуулж байдагт оршино. Гадаргуугийн давхаргын шинж чанарт гадаргуугийн давхарга дахь молекулын байршил болон найрлага (чанарын ба тооны) хүчтэй нөлөө үзүүлнэ.

Гадаргуугийн үзэгдлийг физик чанартай ба химийн чанартай гадаргуугийн үзэгдэл гэж 2 бүлэгт хуваадаг.

Физик чанартай гадаргуугийн үзэгдэлд: V=const байх нөхцөлд минимум гадаргуугийн

талбай харгалзах зарчмын дагуу геометрийн зөв хэлбэрт талст үүсэх процесс мөн шингэний дусал ба савангийн хөөсний цэврүү бөөрөнхий хэлбэртэй байх үзэгдэл

Эмульс, манан, хөөс мэтийн дисперс системийн доторх дусал буюу цэврүү нийлэх процесс бол гадаргуугийн үзэгдэл мөн. Үүнийг коалесценцийн үзэгдэл гэдэг.

Дисперс системийн дисперс фазын жижиг хэсгүүд хоорондоо дисперс орчны нимгэн хальсаар холбогдох процесс буюу коагуляцийн үзэгдэл

Дисперс системийн доторх жижиг хэсгүүд барьцалдаж, системд орон зай эзэлсэн структур үүсэх процесс

Гадаргуугийн энерги багасах явдалтай ямагт холбоотой явагддаг норгох ба наалдах үзэгдэл тус тус багтана.

Химийн чанартай гадаргуугийн үзэгдэлд хамгаас түрүүнд адсорбцийн процесс хамаарна. Химийн гаралтай гадаргуугийн үзэгдэлд мөн дараахи процесс, үзэгдэлийг хамааруулж болно:

Топохимийн процесс Мономолекулан давхарга үүсэх (жишээ нь

хатуу биетийн гадаргуу дээр); Химийн адсорбцийн үзэгдэл;

Гадаргуугийн таталцал.

Гадаргуугийн таталцлыг хоёр янзаар

тодорхойлж болно.

Фазуудын нийлсэн гадаргууг нэгж хэмжээгээр

(1см2, 1м2 г.м.) ихэсгэхэд зарцуулагдах ажлыг

гадаргуугийн таталцал гэнэ.

Үүнд: гадаргууг S (см2, м2) хэмжээгээр ихэсгэхэд А (эрг/см2, Ж/м2) хэмжээний ажил зарцуулагджээ. Ãàäàðãóóã èõýñãýõ ïðîöåññûã èçîòåðì (T=const) íºõöºëä õàðèõ áàéäëààð ã¿éöýòãýæ áàéâàë çàðöóóëñàí íèéò àæèë ãàäàðãóóãèéí äàâõàðãàäàà чºëººò ýíåðãèéí õýëáýðýýð íººöëºãäºíº.

S

A

FA F-чºëººò ýíåðãè

S

F

S

A

¯ë õîëèëäîõ 2 øèíãýí áîäèñûí íèéëñýí зааг дээрх гадаргуугийн таталцал аддитив шинж чанартай байдаг áºãººä Антоновын дүрэмд захирагдана. Энэ дүрэм ёсоор: бие биедээ хязгаартай уусч ханасан уусмал үүсгэж буй хоёр шингэн бодисын нийлсэн заагийн гадаргуу (зааг) дээрх гадаргуугийн таталцал íь тэдгээр шингэн бодисын (ханасан уусмал) тус бүрийн, агаартай бóюó өөрèйн уóрыí фазтай тэнцвэрийн нөхцөлд оршиж áàéõ ¿åèéí, гадаргуугийн таталцлалын ялгавартай тэнцүү байна".

Øèíãýí ôàçóóä

Ò0Ñ σа σвòîîöîîãîîð

òóðøëàãààð

Óñ – áåíçîë

19 63,228,8

34,4 34,4

Óñ – õëîðôîðì

18 59,826,4

33,4 33,3

Óñ – ýôèð

18 28,117,5

10,6 10,6

Óñ – àíàëèí

26 46,442,2

4,2 4,3

Гурван фазын зааг дээрх норголтын үзэгдэл: 1—шингэн фаз (ус), 2—хийн фаз, 3—хатуу фаз (шил). Энэ хүч норголтын периметрт перпендикуляр бөгөөд гадаргууд тангенциаль чиглэлээр фазуудын нийлсэн гадаргууг багасгах нөхцлийг бүрдүүлэх байдалтай үйлчилдэг билээ. Гурван гадаргуугийн огтлолцолыг норголтын шугам гэнэ. Хатуу гадаргуу дээр үүсч буй энэхүү битүү цагирагийг норголтын периметр гэнэ.

Гадаргуугийн чөлөөт энерги - Энэ нь термодинамикийн функц бөгөөд контактлагдсан фазаас бүх жижиг хэсэгтэй фаз бүхий гадаргуугийн хэсэг дээрх жижиг хэсгийн молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн энергиэр тодорхойлдог. Гадаргуугийн чөлөөт энерги нь гадаргуугийн зааг дээрх жижиг хэсгийн тоо хэмжээнээс хамаарах ба фаз хоорондын харилцан үйлчлэлийн хувийн энерги болон фазын талбайтай шууд хамааралтай.Гадаргуугийн хувийн чөлөөт энерги нь гадаргуугийн хэсгийн үүссэн жижиг хэсэгт тэнцүү ба температур, контактлагдсан фазын төрхөөс хамаардаг.

Контактлагдсан фазын агрегат төлөвөөс хамаараад гадаргууг хөдөлгөөнтэй ба хөдөлгөөнгүй гэж 2 ангилна. Гадаргуугийн өөрөө явагдах үзэгдэл нь хий-шингэн, эсвэл шингэн-шингэн системд гадаргуу нь хөдөлгөөнтэй байх ба бүх фазын моекул нь дулаанаас хамаарсан хөдөлгөөнтэй байна. Гадаргуугийн чөлөөт хувийн энерги нь фазын гадаргуугийн хэсгийн хөдөлгөөнд зориулагддаг ба үүнийг гадаргуугийн тэлэлтийи коэффициент гэнэ.

Гадаргуугийн өөрөө аяндаа явагдах үзэгдэл

Гадаргуугийн чөлөөт энерги

Гадаргуугийн талбай багасна

Гадаргуугийн чөлөөт хувийн энерги ихэснэ

Сорбци

Сорбцийн уршиг

Норох, дэвтэх Эмульсжих

Коаллесценци

Коагуляци

Гадаргуу дээр аяндаа явагдах үзэгдэл гадаргуугийн талбай багассанаар гадаргуугийн чөлөөт энерги буурч коалесценцэд хүргэдэг.

Коалесценци - хийн бөмбөлөг, эсвэл шингэний дуслууд нэгдэхийг хэлнэ. Коагуляци - дисперс систем дэхь жижиг хэсгууд наалдахыг хэлнэ. Мөн дээрхи үзэгдлээр хувийн чөлөөт энерги багасахад гадаргуугийн чөлөөт энерги багасаж улмаар сорбц явагдаж эцэст нь норох, дэвтэх, эмульсжих болон бусад үзэгдлүүд явагддаг.

Сорбци Хүрээлэн байгаа орчноосоо хатуу эсвэл шингэн

бодисууд өөрөө аяндаа шингэх гетероген процессыг хэлнэ.

Хатуу эсвэл шингэн биеүүд хүрээлэн байгаа орчноосоо чөлөөтэй шингэх чадварыг сорбент гэх ба шингэж байгаа бодисыг нь сорбат гэнэ.

Сорбент ба сорбцийн шингэх бодисын холбооны зэргээс хамаараад эргэх ба үл эргэх гэж 2 ангилна.

Сорбцийн хурдны тэнцвэрийн тогтмол нь десорбцийн хурдтай тэнцүү байдгыг тогтоожээ. Энэ тэнцвэрийн тогтмолыг Кс гэж тэмдэглэвэл: Кс = Ксорб/Кдесорб

Сорбцийн төрлүүд

Абсорбци

Энэ нь шингэх бодис (абсорбент)-ын бүх гадаргуугаар диффузлэгдсэний дүнд бодис (абсорбат)-ын шингээлт явагдаж улмаар бодис өөрөө аяндаа шингэх үзэгдлийг хэлнэ.

Генрийн хуулиар тогтмол температурт хийн абсорбци нь шингэний нэгж эзлэхүүн дэхь шингэний дээрх хийн хольцон дахь парциаль даралттай шууд хамааралтай.

Адсорбци Адсорбци - Абсорбцоос ялгаатай нь

адсорбцийн үед контатлагдсан фазын гадаргуугийн хэсэг дээр концентрацижсан бодис шингэдэг.

Адсорбент - Гадаргуу дээр адсорбци явагдах компонент

Адсорбат - Адсорбентийн гадаргуу дээр концентрацижсан компонент

Орчны хүчээс хамаараад адсорбент ба адсорбатын хоорондын харилцан үйлчлэлийг физикийн ба химийн адсорбци гэж ангилдаг.

Физикийн адсорбци Өгөгдсөн нөхцөлд молекул хоорондын харилцан

үйлчлэлийг Вандерваальсын хүчээр тооцох ба тоймлох, индукцлэх, дисперсжих эсвэл устөрөгчийн холбоогоор тооцно.

Энэ харилцан үйлчлэлийн энерги нь 4-40 кдж/моль байх ба физикийн адсорбци дараах онцлогтой. Үүнд:

Эргэх шинжтэй (өөрөөр хэлбэл адсорбцитай ижил хугацаанд явагдана гэсэн үг)

Өвөрмөц шинж чанаргүй-ерөнхий хуулиудад захирагддаг.

Дулаан ялгаруулах чанартай. (өөрөөр хэлбэл дулаан ялгаруулдаг)

Физикийн адсорбцийн үед хий болон уурын хольцоос молекул хоорондын харилцан үйлчлэлтэй дурын хэд хэдэн молекулууд амархан үүсдэг компонентууд адсорбцилогддог.

Химийн адсорбци Адсорбент адсорбаттай харилцан үйлчлэлцэж

химийн холбоо үүссэнээр тодорхойлогддог. Хемосорбцийн холбооны энерги нь 40-400

кдж/моль байна. Иймээс хемосорбци нь практикт эргэдэггүй,

өвөрмөц, хязгаарагдмал шинжтэй. Хемосрбцийн үед температурыг ихсэхэд

адсорбатын холбоонууд ихсэж жирийн байдалд ордог.

Фазын гадаргуугийн шинж чанар химийн найрлага өөрчлөгдснөөр адсорбцийн янз бүрийн төрлүүд үүсэх ба улмаар гадаргуугийн хувийн чөлөөт энерги багасаж, өөрөө аяндаа нэвчих адсорбци болно.

Хувийн адсорбци

Нэгж гадаргууд эсвэл хатуу адсорбентын массуудаар бодисын нэвчих тоо хэмжээтэй тэнцүү.

Хувийн адсорбци нь тогтмол температурт системд байгаа шингэсэн бодисын концентрациас хамаардаг ба үүнийг изотерм адсорбци гэж нэрлэдэг.