Условие задачи

Что такое адсорбция? Приведите пример.

Решение

Дисциплина: Физическая химия (поверхностные явления).

Рассмотрим подробное решение:

1. Определение адсорбции.
Адсорбция – это процесс накопления атомов, молекул или ионов (адсорбата) на поверхности другого вещества (адсорбента). При этом частицы не проникают внутрь объёма вещества, как при абсорбции, а именно «прилипают» к его поверхности. Сила связывания может быть обусловлена физическими (ван‑дер‑ваальсовы силы, электростатические взаимодействия) или химическими (ковалентные связи) механизмами, что различают физмоссорбцию (физическая адсорбция) и хемосорбцию (химическая адсорбция).

2. Физико-химические аспекты.
При адсорбции на поверхность образуется слой адсорбата, площадь которого ограничена площадью поверхности адсорбента. Для описания адсорбционных изотерм часто применяются модели, к примеру, изотерма Лэнгмюра. Её основное уравнение выглядит так:

θ = (K · p) / (1 + K · p)

где:
θ – относительная заполняемость поверхности (доля занятой поверхности),
K – постоянная равновесия адсорбции,
p – давление газа (при адсорбции газовых молекул).

Это уравнение показывает, как степень покрытия поверхности адсорбата зависит от давления и температуры.

3. Пример адсорбции.
Одним из классических примеров является адсорбция загрязняющих веществ на активированном угле. Активированный уголь обладает большой площадью поверхности благодаря наличию микропор. При прохождении через него загрязнённого воздуха или воды молекулы загрязнителей прилипают к поверхности активированного угля, задерживаясь там за счёт слабых межмолекулярных сил. Это явление используется, например, в фильтрах для очистки воздуха или воды.

Таким образом, адсорбция – это поверхностный процесс накопления частиц на твердой или жидкой поверхности, а примером служит очистка воды от органических примесей при помощи активированного угля.