DSORCIJ
DSORCIJ dsorpcja pojava da se na površn faze povećava l smanjuje (negatvna adsorpcja l desorpcja) oncentracja pojednh omponenata, pr čemu dolaz do smanjvanja slobodne energje grančne površne. dsorbat supstancja oja se adsorbuje dsorbens supstancja na ojoj se vrš adsorpcja
DSORCIJ I SORCIJ adsorpcja apsorpcja
DSORCIJ I SORCIJ adsorpcja apsorpcja
ZŠTO DOLZI DO DSORCIJE? dsorpcjom se smanjuje površnsa slobodna energja.
ZOSEDNUTOST OVRŠINE Zaposednutost površne je odnos zmeđu broja zaposednuth adsorpconh mesta broja raspoložvh adsorpconh mesta. rzna adsorpcje v ad je promena prervenost površne u jednc vremena: v ad d dt t 0 v ad dt
METODE Z ODREĐIVNJE ZOSEDNUTOSTI OVRŠINE Termostat Vauum umpa Uzora dsorbens dsorbat dsorbens (a) (b) gravmetrjsa volumetrjsa protočna fleš desorpcja merenjem radoatvnost
IDELN OVRŠIN Na svaoj površn postoj nezasćeno polje sla, oje je uzro adsorpcje.
RELN OVRŠIN
RIROD DSORENS dsorpcja se dešava na površn čvrste faze tečne faze z gasne l tečne faze.
RIROD DSORENS dsorpcja se dešava na površn čvrste faze tečne faze z gasne l tečne faze.
DSORCIJ N ČVRSTOJ OVRŠINI fzča adsorpcja hemjsa adsorpcja
FIZIČK DSORCIJ van der Valsove sle (dugog dometa, al slabe) toplota adsorpcje, H ads, negatvna (reda 20 J/mol), ao posledca smanjenja entropje, zavsna od prrode adsorbata, a ne adsorbensa denttet adsorbovanh moleula ostaje st, a veze u moleulma stegnute l uvjene všeslojna adsorpcja
HEMIJSK DSORCIJ moleul se vezuju za površnu ovalentnom vezom zauzmaju mesta oja povećavaju njhov oordnacon broj sa supstratom energja vezvanja je reda 200 J/mol površnu treba zagrevat do vsoh temperatura vršt spumpavanje da b se desorbovao hemsorbovan gas desorbovan gas često je razlčt od adsorbovanog adsorpcja je monoslojna
RIMER Monoslojev alltola formran na površn zlata hemsorpcjom tolnh grupa agregata allnh lanaca rroda veze zmeđu adsorbata adsorbensa određuje tp adsorpcje površna zlata
HEMISORCIJ Hemsorpcja mnogh gasova na čstm metalnm površnama ne zahteva određenu energju atvacje tada se proces adsorpcje odgrava veoma brzo. Energja atvacje > 0 atvrana adsorpcja (znatno sporja od neatvrane). Npr. adsorpcja vodona na nlu (moleul dsosuju na atome).
FIZISORCIJ I HEMISORCIJ fzsorpcja hemsorpcja
TOLOT DSORCIJE Najčešće H ads < 0. Hemsorpcja dsocjacja može bt spontan proces, ao je slabo endoterman (adsorpcja vodona na stalu). Fzsorpcja, H ads / J/mol Hemsorpcja, H ads / J/mol adsorbat adsorbent adsorbat adsorbent CH 4-2 H 2-84 H 2 O -59 N 2-2 Cr Fe N C 2 H 4-427 -285-243 CO -92 H 2-88 -34 NH 3-88 -55
FIZISORCIJ I HEMISORCIJ Fzča adsorpcja všeslojna van der Valsove sle entalpja adsorpcje poztvnja od oo -20 J/mol dešava se samo na temperaturama nžm od tače ljučanja adsorbata zavs od aratersta adsorbata najčešće reverzblna energja atvacje nje uljučena Hemjsa adsorpcja monoslojna hemjse veze entalpja adsorpcje negatvnja od oo -200 J/mol dešava se na vsom temperaturama zavs od aratersta adsorbensa adsorbata reverzblna energja atvacje može bt uljučena
FIZISORCIJ I HEMISORCIJ onead se fzsorbovan sloj može javt preo hemsorbovanog. Moguće je da se fzsorpcja jav u jednoj oblast temperatura, a hemsorpcja u drugoj. Tao se azot fzsorbuje na gvožđu na 78 K, a hemsorbuje formranjem površnsog gvožđe-ntrda na 800 K. Zbog unverzalne prrode van der Valsovh sla, fzsorpcja je mnogo češća od hemsorpcje.
DESORCIJ uve atvran proces srednje vreme žvota adsorbovanh moleula na površn na sobnoj temperatur je oo 0 3 s za hemsorbovane 0-8 s za fzsorbovane vrste. sa porastom temperature, srednje vreme žvota naglo opada
ODREĐIVNJE TI DSORCIJE Ranje na osnovu velčne toplote adsorpcje l prema brzn adsorpcje: fzsorpcja je brz, a hemsorpcja spor proces (ma zuzetaa). Danas postoje osetljve metode za sptvanje površne (određuje se stanje adsorbovanh moleula prroda njhovh veza sa površnom)
spetrosopse METODE Z ODREĐIVNJE TI DSORCIJE Metoda dfracje eletrona nsh energja (LEED, low energy electron dffracton). Fotoeletronsa spetrosopja: utvrđvanje tpa veze. Vbracone metode nfracrvena (IC) Ramansa spetrosopja (unapređenjene oršćenjem FT lasera): utvrđvanje prrode adsorbovanh vrsta. Spetrosopja gubta energje eletrona (EELS, electron energy loss spectroscopy). Ožeova spetrosopja. Metoda moleulsh snopova.
DSORCIONE RVNOTEŽE dsorpcona ravnoteža je dnamča može se matematč zrazt opštom funcjom: n ad = n ad (), T= const. - zoterma f (n ad,, T) = 0 n ad = n ad (T), = const. - zobara = (T), n ad =const. - zostera
DSORCION IZOTERM hemsorpcja fzsorpcja adsorpcja O 2 na atvnom uglju na 50 K adsorpcja azota na slagelu na 77 K
DSORCION IZOTERM monoslojna adsorpcja Frojndlhova zoterma (emprjsa) x a / n m Langmrova zoterma (teorjsa) x a m K K
LNGMIROV IZOTERM retpostave: a) adsorbat je u dealnom gasnom stanju; b) čvrsta površna je unformna; c) formra se monosloj (model hemjse adsorpcje); d) zmeđu adsorbovanh moleula nema nteracje verovatnoća da se moleul veže za slobodno mesto l ga napust ne zavs od zauzetost ostalh mesta; e) pošto su mesta evvalentna, to je toplota adsorpcje onstantna, nezavsna od broja zaposednuth mesta.
LNGMIROV IZOTERM
LNGMIROV IZOTERM Stanje dnamče adsorpcone ravnoteže zmeđu gasa čvrste površne S može se zrazt jednačnom: ( g) S(površna) ad S( površna ) des brzna adsorpcje: v ad ad N ( ) brzna desorpcje: v des des N
LNGMIROV IZOTERM Uslov za stanje dnamče ravnoteže je jednaost v ad = v des : des ad ad ad des ad des K K V V K K xa / m x a m K K
LNGMIROV IZOTERM Langmrove zoterme za razlčto K. xa m K K Kp xa m xa m K K Kp xa m Kp
DSORCIJ S DISOCIJCIJOM 2 ( g) S(površna) ad 2S( površna) des v ad ad - 2 N v des des N 2 / 2 / 2 K K
HEROV REKCIJ snteza amonjaa Fe + Fe osd 450-500 C, 300 bar
DSORCIJ DV GS o je smeša gasova u ontatu sa čvrstm adsorbensom, tada će doć do adsorpcje oba gasa zavsno od njhovh oefcjenata adsorpcje. des ad N N ( ) des ad N N ( ) des ad des ad des ad K K K ) / ( ) / ( ) / ( des ad des ad des ad K K K ) / ( ) / ( ) / ( K K oefcjent adsorpcje gasova.
DSORCIJ DV GS K K K K K K K K K K orvenost površne:
ETOV IZOTERM Stephen runauer Edward Teller aul Emmett
ETOV IZOTERM retpostave: a) adsorbat je u dealnom gasnom stanju; b) čvrsta površna je unformna; c) formra se vše slojeva (model fzče adsorpcje) pr čemu se adsorbat u drugom všm slojevma tretra ao da je u tečnom stanju; d) zmeđu adsorbovanh moleula nema nteracje verovatnoća da se moleul veže za slobodno mesto l ga napust ne zavs od zauzetost ostalh mesta; e) pošto su mesta evvalentna, to je toplota adsorpcje onstantna, nezavsna od broja zaposednuth mesta.
ETOV IZOTERM
ETOV IZOTERM Zaposednutost -tog sloja: broj adsorpconh centara sa adsorbovanh moleula uupn broj adsorpconh centara Uslov za stanje dnamče ravnoteže je jednaost brzna adsorpcje desorpcje u svaom sloju, v ad, = v des,.
ETOV IZOTERM ČVRST OVRŠIN Sama površna: d dt 0 vdes, vad,0 des,n ad,n0 Stanje ravnoteže: d dt 0 ad, 0 0 des,
ETOV IZOTERM RVI SLOJ Zaposednutost prvog sloja: d dt v v v v ad,0 N N N N ad, des,2 0 des,2 ad, 2 des, ad,2 des, Stanje ravnoteže: d dt 2 0 ad,2 des,2 2 2 ad,2 des,2 ad,2 ad, des, N 0 des, des,2 N N ad, N 0
ETOV IZOTERM DRUGI SLOJ Zaposednutost drugog sloja: d2 dt v v v v ad, N N N N ad,2 des,3 des,3 ad,2 3 des,2 ad,3 2 des,2 2 Stanje ravnoteže: d dt 3 2 0 ad,3 des,3 2 3 3 ad,3 des,3 ad,3 ad,2 des,2 N 2 ad, des, 0 des,2 des,3 N N 2 ad,2 N
ETOV IZOTERM -t SLOJ 0,,,2,2,,,, des ad des ad des ad des ad Zaposednutost -tog sloja: Kondenzacja:,,2,,,,2,, des des des des ad ad ad ad
ETOV IZOTERM des ad f,, ezdmenzona velčna f: 0, 0, 0,, 0,, 0,, c f f c f f f des ad des ad des ad
ETOV IZOTERM Uupna porvenost površne: uupn broj adsorbovanh moleula brojadsorpconh centara n a n n a 0 N n 0 N
ETOV IZOTERM 0 0 0 0 0 f c f c cf cf N N 2 f f f f dx d f f df d f f df d f f f f f f f f c f cf ) ( ) (
ETOV IZOTERM Všeslojna fzču adsorpcja (ET-ova zoterma) : V V cf ( f ) ( c ) f f = p/p 0 odnos ravnotežnog prtsa, p, napona pare adsorbata, p 0 c exp-(h m,, H m,on )/RT H m, molarna entalpja desorpcje sa prvog adsorbovanog sloja H m,on molarna entalpja sparavanja adsorbata
ETOV IZOTERM Garfc ET-ovh zoterm za razlčte vrednost c. V/V mon raste jer se adsorbat može ondenzovat na prervenoj površn.
DSORCIJ I TEMERTUR
DSORCION IZOSTER K K K const. ln K ln const. K onstanta ravnoteže, H ads zosterna toplota adsorpcje Van t Hof: ln K T H RT ads 2 ln T H RT ads 2
DSORCION IZOSTER Entalpja zosterne adsorpcje: d d ln / T R n ad ΔH m, ad
ZVISNOST H ads OD 200 - H ad /(KJ/mol) 50 00 Fe Rh W 50 Ta 0,2 0,4 0,6 0,8,0 o se pretpostav da se entalpja adsorpcje menja lnearno sa zaposednutošću površne, tada se dobja Temnova (Temn) zoterma obla: c ln( c 2 )
RIROD DSORENS dsorpcja se dešava na površn čvrste faze tečne faze z gasne l tečne faze.
DSORCIJ N OVRŠINI TEČNOSTI Kvanttatvno merlo za adsorbovanje supstancje na površn rastvora je površnsa atvnost oja predstavlja promenu površnsog napona rastvora sa oncentracjom supstancje, d / dc. površns atvne supstancje d / dc <0 površns natvne supstancje d / dc >0 S C C
GISOV DSORCION IZOTERM ovršnsa oncentracja rastvorene supstancje 2 je vša l manja olčne rastvora u grančnom sloju u odnosu na olčnu u unutrašnost faze po jednc površne grančnog sloja: 2 n2 n Gbsova slobodna energja dvoomponetnog otvorenog sstema ada se razmatra mogućnost promene površne sstema je: G n 2n2 0 2 dg dn nd 2dn2 n2d2 d d dg SdT Vd dn 2dn2 d SdT Vd n d n2d2 d 0.
GISOV DSORCION IZOTERM površnsa faza: n d n2d2 d 0 unutrašnjost faze: n 0 0 d n2d2 0 0 0 n n n n d d 0 2 2 / 2 d d 2 n 2 2 nn 0 2 RT / n 0 d d ln a 2 a 2 RT 2 d da 2 d d 2 RT d d ln x dealn rastvor x RT d dx RT d d ln C C RT razblažen rastvor d dc
RIMEN DSORCIJE postzanje nsh p T ulanjanje otrovnh gasova z vazduha (gas mase) ulanjanje rastvorene supstancje z rastvora deterdžent hromatografja atalza