Поверхностные явления

Поверхностными называются химические и физические взаимодействия в поверхностных слоях соприкасающихся тел. Поверхностные явления сопровождаются уменьшением поверхностной (пропорциональной площади поверхности) энергии. Особенности теплового движения в поверхностных слоях приводят к молекулярному рассеянию света поверхностями. Многие поверхностные явления определяются сорбцией (от латинского sorbeo - поглощаю) - поглощением твердым телом или жидкостью (сорбентом) жидкого вещества или газа (сорбата) из окружающей среды.

Поглощение вещества из газовой фазы всем объемом жидкого сорбента называется абсорбцией, поглощение вещества поверхностным слоем сорбента - адсорбцией. Абсорбция (от латинского absorbeo - поглощаю) - это поглощение (извлечение) веществ из газовой смеси всем объемом жидкости (абсорбента). Абсорбция - один из процессов растворения газа в жидком растворителе; величина абсорбции определяется растворимостью этого газа, а скорость - разностью его концентраций в газовой смеси и в жидкости. Если концентрация газа в жидкости выше, чем в газовой смеси, он выделяется из раствора (десорбция). Абсорбция применяется для разделения газов, на ней основаны многие важнейшие промышленные процессы (производство некоторых кислот, соды и т. д.). Извлечение вещества из раствора всем объемом жидкого абсорбента (экстракция) и из газовой смеси расплавами (окклюзия) - процессы, аналогичные абсорбции.

Поглощение вещества из газовой фазы всем объемом твердого тела или расплава называется окклюзией. Извлечение одной жидкостью какого-либо компонента из другой жидкости называется экстракцией.

При сорбции паров пористыми телами может происходить капиллярная конденсация. Обычно одновременно протекает несколько сорбционных процессов.

Адсорбция (от латинского ad - на, при и sorbeo - поглощаю) - процесс, приводящий к аномально высокой концентрации вещества (адсорбата) из газообразной или жидкой среды на поверхности ее раздела с жидкостью или твердым телом (адсорбентом), xастный случай сорбции — адсорбция - происходит под действием некомпенсированных сил межмолекулярного взаимодействия в поверхностном слое адсорбента, что вызывает притяжение молекул адсорбата из приповерхностной области; адсорбция приводит к уменьшению поверхностной энергии.

В зависимости от характера взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата различают физическую адсорбцию и хемосорбцию. Физическая адсорбция не сопровождается химическими изменениями молекул. При такой адсорбции молекулы могут образовывать не только мономолекулярный слой, но и адсорбироваться многослойно, а также мигрировать по поверхности. Процессы хемосорбции сопровождаются образованием связи между молекулами адсорбента и адсорбата.

Адсорбированные молекулы через некоторое время (время адсорбции) покидают поверхность адсорбата - десорбируются. Количество молекул, адсорбирующихся (десорбирующихся) в единицу времени на единице поверхности (с единицы поверхности), называется скоростью адсорбции (скоростью десорбции). При равенстве скорости адсорбции и десорбции имеет место адсорбционное равновесие. С ростом температуры время физической адсорбции и количество адсорбированных молекул уменьшается, в то время как скорость хемосорбции обычно возрастает. Скорость адсорбции повышается с увеличением концентрации и, следовательно, давления адсорбата в объеме.