Энергетические характеристики адсорбции

Теплота адсорбции Q=-ΔH ΔH<0

Различают две энергетические характеристики процесса адсорбции –

интегральная теплота адсорбции – общее количество тепла, выделяющееся при адсорбции, отнесенное к единице массы адсорбента, равна убыли энтальпии при изменении адсорбции А от А ₁ до А ₂;

дифференциальная теплота адсорбции равна количеству теплоты, выделяющееся при адсорбции 1 моль адсорбата на бесконечно большой поверхности адсорбента (настолько большой, что адсорбция 1 моль не изменяет степени заполнения поверхности q).

Постоянство А – условие изостеричности процесса.

(2.37)

Обычно q уменьшается при адсорбции т.к. сначала насыщаются наиболее активные центры адсорбции.

Величину Q_ad обычно измеряют в результате прямых экспериментов в калориметрах, значение же q_st получают расчетным путем из изотерм адсорбции при различных температурах (в прямых экспериментах нельзя обеспечить условие q = const при адсорбции 1 моль – реальная поверхность не может быть бесконечно большой). Для этого на графике А= f(P) или Г = f(C) проводят ряд линий - изостер при А = const (линии параллельные оси абсцисс). Это видно из рис.2.13.

Рис. 2.13. Определение дифференциально – молярной изостерической теплоты адсорбции из изотерм адсорбции (Т₃>T₂.>T₁).

Из точек пресечения изостер с изотермами для всех изотерм адсорбции определяют Р₁, Р₂, Р₃ и т.д. (каждому значению Т соответствует своё значение Р).

На рис. 2.13 даны построения для изостеры А₁. Полученные данные располагают в координатах lnP = f(1/Т) (рис.2.14). Дифферециально-молярную изостерическую теплоту адсорбции q_st (на рисунке - для адсорбции А₁) определяют из тангенса угла наклона полученной прямой q_st = R×tga. Аналогично вычисляют дифференциальные теплоты и для других значений А.

Рис.2.14. Графическое определение q_st