Адсорбцией называют изменение концентрации вещества на границе раздела фаз. Адсорбция происходит на любых межфа­зовых поверхностях, и адсорбироваться могут любые вещества. Адсорбционное равновесие, т. е. равновесное распределение веще­ства между пограничным слоем н граничащими (разами, является динамическим равновесием и быстро устанавливается. Адсорбция уменьшается с. повышением температуры. В ряде случаев поглощение одного вещества другим не огра­ничивается поверхностным слоем, а происходит во всем объеме сорбента. Такое поглощение называют абсорбцией. Примером процесса абсорбции является растворение газов в жидкостях. По­глощение одного вещества другим, сопровождающееся химиче­скими реакциями, называют хемосорбцией. Так, поглощение аммиака или хлористого водорода водой, поглощение влаги и кис­лорода металлами с образованием оксидов и гидроксидов, погло­щение диоксида углерода оксидом кальция—примеры хемосорб-ционных процессов. Капиллярная конденсация состоит в сжижении паров в микропористых сорбентах. Она происходит вследствие того, что давление паров над вогнутым мениском жид­кости в смачиваемых ею узких капиллярах меньше, чем давление насыщенного пара над плоской поверхностью жидкости при той же температуре.

Таким образом, сорбционные процессы различны по их меха­низму. Однако любой сорбционный процесс начинается с адсорб­ции на границе соприкасающихся фаз, которые могут быть жид­кими, газообразными или твердыми.

Как указывалось в § 106, все самопроизвольные процессы на границах раздела фаз происходят в направлении уменьшения свободной поверхностной энергии. Следовательно, положительная адсорбция, приводящая к повышению концентрации вещества в пограничном слое, возможна только в том случае, если при этом уменьшается величина поверхностного натяжения.

Рассмотрим взаимосвязь поверхностного натяжения растворов с адсорбцией на границе раздела жидкость) газ. Поверхностное натяжение растворов зависит от природы растворителя и раство­ренного вещества, от концентрации последнего и от температуры. Зависимость поверхностного натяжения растворов при постоянной температуре от концентрации растворенного вещества называют изотермой поверхностного натяжения. Растворенные вещества или понижают поверхностное натяжение растворителя, и в таком слу­чае их называют поверхностно-активными веществами (ПАВ), или повышают поверхностное натяжение (поверхност­но - инактивные вещества), или не влияют на величину по­верхностного натяжения растворителя (рис. 95). В водных раство­рах поверхностно-активны полярные органические соединения (спирты, кислоты, амнпы, фенолы). Поверхностно-инактивно боль­шинство сильных электролитов.

Поверхностно-активные вещества делятся на две большие подгруппы: 1) истинно рас­творимые в воде и 2) мицеллярные кол-

1'iic. (15. И|"|г|)мы поверхностною натяжения растворов (о — по-tirp\ii»c'iiiuc ингижские, С—концентрация p*iciuopa):

1.2— pilc'riwpbi iiuiH'lwuicTHO-iiKTiiiiiiiiix игщестп (ПАВ) с йгль" mcil (/I и меньше!) (^1 iiuiie|)xnui"rnuil иктипиостыи; я — ра«» tiiii|) иичгрхиогтпи iniiiKTiiuiiuru iieiiwriia.

рис. Ю. Изотерма поверхностного из­бытка (Г) в растворах поверхностно-активного вещества.

Структура поверхностного слоя: о — вистый растворитель; б — ненасыщен­ный мономолекулярный слой ПАВ; в — Насыщенный мономолекулярный слой ПАВ

лоиды. ПАВ первой под- д группы представляют собой дифильные молекулы с ко­роткими углеводородными

радикалами, а ПАВ второй подгруппы — дифильные молекулы с длинным углеводородным радикалом, малорастворимые в воде.

Разность концентраций растворенного вещества в поверхност­ном слое и в таком же слое внутри объема раствора называют поверхностным избытком этого вещества и обозначают греческой буквой Г («гамма»). ПАВ положительно адсорбируются в поверх­ностном слое и, следовательно, для них Г > 0, поскольку это приводит к уменьшению поверхностного натяжения. Напротив, по-верхностно-инактивные вещества адсорбируются отрицательно, т. е. их концентрация в поверхностном слое меньше, чем в объеме раствора (Г-<0). При этом поверхностное натяжение несколько возрастает в результате того, что в растворах сильных электроли­тов поверхностные молекулы веды втягиваются внутрь раствора С большей силой, чем в чистой воде.