Какое уравнение используется для описания процессов адсорбции для концентрированных растворов
Какое уравнение используется для описания процессов адсорбции для концентрированных растворов?
Для растворов с большой концентрацией растворенного вещества закон Генри неприменим. В этом случае зависимость адсорбции вещества от его концентрации в объемной фазе раствора может быть описано уравнением Ленгмюра:
,
где a – полная адсорбция; a∞ – предельная полная адсорбция, т. е. адсорбция при предельном заполнении поверхности раствора монослоем адсорбирующегося компонента; c – равновесная концентрация; k – константа адсорбционного равновесия.
Важно отметить, что, несмотря на то, что уравнение Ленгмюра было выведено специально для описания процессов адсорбции на границе раздела твердое тело-газ, оно хорошо применимо для растворов ПАВ на границе с воздухом.
Для решения уравнения Ленгмюра необходимо знание констант a∞ и k. Опишите алгоритм графического определения указанных параметров.
Для экспериментальной проверки применимости уравнения Ленгмюра и нахождения констант, уравнение Ленгмюра приводят к линейному виду, разделив концентрацию с на левую и правую части уравнения. После несложного преобразования получим:
При построении графика в координатах c/a – с должна получиться прямая:
Рекомендуемые материалы
Полученную прямую продолжают до пересечения с осью c/a и по величине тангенса угла наклона прямой находят значение предельной адсорбции a∞. Значение константы адсорбции вычисляют, зная длину отрезка, отсекаемого прямой на оси c/a. Длина отрезка будет равняться 1/ka∞.
Каким образом, зная параметр a∞, можно определить длину и площадь поперечного сечения молекулы ПАВ?
Ещё посмотрите лекцию "21.1 Партийность литературы и тоталитаризм" по этой теме.
Согласно принципу независимости поверхностного натяжения, который ввел Ленгмюр, величина предельной адсорбции a∞ одинакова для всех членов гомологического ряда, т. е. не зависит от длины углеводородной цепи, а определяется только площадью поперечного сечения молекул. Это утверждение становится понятным, если рассмотреть строение поверхностного слоя при его предельном заполнении. В этом случае дифильные молекулы могут располагаться в поверхностном слое единственно возможным образом, когда гидрофильные части молекул находятся на поверхности воды и плотно примыкают друг к другу, а гидрофобные радикалы ориентируются к воздушной среде (так называемый «частокол Ленгмюра», о котором уже упоминалось выше).
Следовательно, если предельная адсорбция – это количество моль ПАВ, полностью занимающее единицу поверхности, то величина, обратная предельной адсорбции, будет давать суммарную площадь поперечного сечения одного моль молекул, тогда:
Для нахождения длины молекулы необходимо помимо Sмолекулы знать ее объем:
, тогда 
,
где М – молярная масса ПАВ, ρ – плотность ПАВ, δ – длина молекулы ПАВ.
