259
Таблица 4.7
Поверхностное натяжение некоторых веществ
Соединение
σ
, мДж/м
2
Т
, К
Соединение
σ
,
мДж/м
2
Т
, К
W
(ТВ)
Fe
(ТВ)
Fe
(Ж)
2900
2150
1880
2000
1673
1808
Pt
(ТВ)
Ni
(ТВ)
Al
2
O
3 (ТВ)
2340
1850
905
1594
1523
2396
Важной характеристикой процесса адсорбции является теплота адсорб-
ции
Q
. За редким исключением адсорбция – экзотермический процесс.
В физической химии принято теплоту, которая выделяется в каком-либо
процессе, считать отрицательной величиной, и ее знак совпадает со знаком из-
менения энтальпии в этом процессе (
Δ
Н
< 0). Но в каталитической химии при-
нята разная система знаков для теплоты
Q
и
Δ
Н
. Если
Δ
Н
в экзотермическом
процессе адсорбции является отрицательной
H
адс
–
H
чв
=
Δ
Н
< 0, (4.2)
то теплота, выделяемая в адсорбционном процессе, считается положительной,
и по своему физическому смыслу она отвечает изменению энтальпии в обрат-
ном процессе. Определяется она как разность между мольной энтальпией чис-
того адсорбирующегося вещества (
H
чв
) и мольной энтальпией этого же вещест-
ва в адсорбированном состоянии (
H
чв
):
Q
=
H
чв
– H
адс
>
0. (4.3)
Поскольку адсорбция – экзотермический процесс, в соответствии с прин-
ципом Ле-Шателье количество адсорбированного вещества увеличивается при
повышении температуры за счет смещения равновесия (4.4) вправо:
А + Kt
(A
⋅
Kt)
адс
, (4.4)
где А – адсорбирующееся вещество.
Теплота адсорбции изменяется в очень широких пределах – от десятков
до сотен кДж/моль. Анализ значений теплоты адсорбции позволил выявить два
типа адсорбции – физическую и химическую, или хемосорбцию. В последнем
случае между поверхностными атомами катализатора и адсорбирующимся ве-
ществом образуется химическая связь.
При физической адсорбции взаимодействие между поверхностью и ад-
сорбированной молекулой является ван-дер-ваальсовым. Это дальнодействую-
щее, но слабое взаимодействие. К ван-дер-ваальсовым относят ориентационное,
индукционное и дисперсионные взаимодействия, причем вклад при физической
адсорбции малополярных молекул ориентационного и индукционного взаимо-
действий обычно невысокий, приблизительно 5 %, а составляющая дисперси-
онного взаимодействия для неполярных молекул может достигать 100 %.
Теплота физической адсорбции составляет от 4 до 40 кДж/моль, что со-
ответствует теплоте такого физического процесса, как конденсация. Выделяю-
щаяся теплота переходит в энергию термических колебаний атомов в кристал-
лической решетке катализатора или отводится в виде теплоты. Только в этом
