Page 86 - 130

86

Звідси бачимо, що існує чіткий зв’язок між величиною адсорбції і
поверхневим натягом.

3.2.3 Теплота адсорбції
До адсорбції молекули газу можуть рухатися вільно в трьох вимірах, а після
адсорбції – лише в двох. Тому адсорбція супроводжується зменшенням ентропії
S   0 (внаслідок упорядкування системи), а, оскільки при адсорбції вільна
поверхнева енергія також зменшується G пов   0 , то, виходячи з рівняння
(див. розділ хімічна термодинаміка) H   G пов  T S , ∆H<0 також, тобто

адсорбційні процеси є екзотермічними, що підтверджується експериментально.
Зменшення ентальпії H   0 в цих процесах називають теплотою адсорбції.
Для фізичної адсорбції теплота адсорбції має порядок теплоти конденсації
парів, для хемосорбції – порядок теплових ефектів хімічних реакцій, тобто
значно перевищує теплоту фізичної адсорбції. Теплота адсорбції є
енергетичним еквівалентом роботи, яку виконують адсорбційні сили.
Розрізняють два способи вираження теплоти адсорбції – інтегральну та
диференціальну. Розглянемо ці два поняття детальніше.
Інтегральна теплота адсорбції q являє собою загальну кількість тепла,
інт
що виділилось при адсорбції, віднесену до одиниці маси адсорбента

Q
q інт  ,
m
де Q – загальна кількість тепла, що виділилось (кДж),

m – маса адсорбента (кг).
Одиницею інтегральної теплоти адсорбції є кДж/кг адсорбата.
На перший погляд може здаватися, що інтегральна теплота адсорбції повинна
бути пропорційною масі адсорбата  a . Однак в дійсності цього немає (див. рис.
3.10(А)). Це пояснюється тим, що на початку процесу частинки адсорбтива
адсорбуються на найактивніших центрах з максимальним тепловим ефектом, а
в кінці процесу вступають в дію менш активні центри, при адсорбції на яких
виділяється порівняно мало тепла.
Диференціальна теплота адсорбції q диф . Припустимо, що на даний

момент адсорбувалося на поверхні адсорбента n моль адсорбата і при цьому
виділилось Q кДж тепла. Припустимо також, що після цього адсорбувалось
при тій же температурі ще додатково dn моль адсорбата і при цьому
виділилось dQ кДж тепла. Диференціальна теплота адсорбції q диф являє собою

відношення цього додатково виділеного тепла до додатково адсорбованої
кількості адсорбата
dQ
q диф  .
dn