Документ

Всего документов: 5844
Число пользователей: 15251

Информация о документе

Цена	9000UZS
Размер	240.7KB
Покупки	0
Дата загрузки	17 Август 2023
Расширение	docx
Категория	Физика

Sorbtsiya, adsorbtsiya, absorbtsiya, xemosorbtsiya tushunchalari. Qattiq jism sirtidagi adsorbtsiya. Adsorbtsion tenglamalar

I. Kirish.
Umuman olganda, fizik kimyo o’z harakteri bilan nazariy fan bo’lib,
kimyoviy jarayonlarning umumiylashgan qonunlarini, ular orasida ichki
boqlanishlar, ularning mohiyatini ochib beruvchi fandir. Agar noorganik kimyo
qonunlari- noorganik moddalarga, organik kimyo qonunlari organik moddalarga
tegishli bo’lsa, fizik kimyo qonunlari hammasi uchun birdek tegishlidir.
Hozirgi kunda fizik kimyo fani fizika fanining ko’pgina usullarida
foydalansa ham o’zining tajriba tadqiqot usullariga ega bo’lgan va ko’pgina amaliy
kimyo-texnologiya fanlarining nazariy asosi bo’lib xizmat qiluvchi fandir.
Misol tariqasida kimyo yoki oziq-ovqat texnologiyasi sohalarida, aynan shu
erda boruvchi (noorganik moddalar, chinni, plastik, sut mahsulotlari olinishi va
x.k.) jarayonlarni fizik kimyoviy o’rganish bularni amaliy texnologiyasining
nazariy asosini tashqil etishini ko’rsatish mumkin.
Fizik kimyo fani kvant kimyosi, termodinamika va kimyoviy kinetika
usullaridan foydalanadi.
Kvant kimyosi usuli. Asosan, moddalar tuzilishini o’rganishda qo’llaniladi.
Termodinamika usuli. Bu usul umumiy termodinamikaning 3 qonunini
kimyoviy jarayonlarga qo’llashga asoslangan. Bu usul yordamida kimyoviy
jarayonlar ko’pgina tomonlarini ( issiqlik chiqishi, yutilishi miqdorini aniqlash,
jarayonni borish-bormasligini oldindan aytib berish, muvozanat shartlarini aniqlash
kabi) oydinlashtirish mumkin. Bu usulda sistemaning (moddaning) tuzilishini
bilish shart emas; shunga kura, bu usul vositasida jarayoning mo h iyati ochilmaydi,
bu esa bu usulning kamchiligidir.
Kimyoviy kinetika usullari yordamida jarayonlarning mo h iyati
oydinlashtirildi. Bu usullarning eksperimental va nazariy turlari oxirgi vaqtlarda
juda kengayib bormoqda.
Fizik kimyoning asosiy bo’limlari;
1) Modda tuzilishi. Bu bo’limda modda (molekula) tuzilishi kvant-
mexanika nazariyasi asosida tushuntiriladi. Molekulalarining h osil bo’lishidagi

1-rasm . Kumush yod kristali panjarasining yod ionlari bilan t o’ ldirilishi .
Ionlarning tanlanib adsorbtsiyalanishi ion radiusiga, gidratlanish darajasiga
va valentlikka bo g’ lik, b o’ ladi. Ma’lumki, ionning radiusi ortishi bilan uning
gidratlanish darajasi kamayadi. Ion q ancha kam gidratlangan b o’ lsa, u shuncha
oson adsorbtsiyalanadi.
Adsorbent – N
2  Sa  2
— adsorbent - Sa  2 N 
Adsorbent - ON  NSl — adsorbent - Sl  N
2 O
Bulardan tashkari amfoter ionitlar xam b o’ lib, ular sharoitga q arab ba’zan
tarkibidagi kationlarni, ba’zida anionlarni almashtiradi. Bir gramm ionit 3-10 milli-
ekvivalent ionni almashtira oladi, bu uning almashtirish si g’ imini k o’ rsatadi.
Amalda ionitlarda, tuproklarda ionlarning adsorbtsiyasi fa q at sirtda emas,
balki butun xajm b o’ ylab ketadi. Shuning uchun butun yutuvchi kompleks
si g’ imini xisoblash kerak.
Almashinish adsorbtsiyasi 1939 yilda taklif etilgan Nikolskiy tenglamasi
bilan ifodalanadi:Г 1
1
z1
Г 2
1
z 2
= К
а 1
1
z1
а 1
1
z2
G
1 va G
2 - almashinayotgan ionlar miqdori
a
1 va a
2 - ionlar aktivligi
K – ion almashinish konstantasi
z
1 va z
2 - almashinayotgan ionlar valentligi.

Chunki ion valentligi q ancha yu q ori b o’ lsa, sirtga tortilishi shuncha kuchli
b o’ ladi. Ion almashtaruvchi adsorbentlarga: permutit, tseolit, alyuminosilikatlar va
bentonitlar (mineral tabiatidagi) shuningdek sun’iy sintetik (organik tabiatidagi)
ionitlar kiradi.
Ion almashtiruvchi adsorbentlar kislota yoki asos xarakterida b o’ ladilar.
Kislota xarakterida b o’ lsa va fa q at kation bilan almashinsa - kationit, masalan,
EKS-50, KB-4, KU-2, SB va bosh q alar; asos xarakterida b o’ lsa va fa q at anion
bilan almashinsa - anionit deb yuritiladi. Masalan, EDS-10, PEK, amberlayt T-400
va bosh q alar. Agar elektrolit eritmasidan xam anion, xam kation ekvivalent
mi q dorda adsorbilansa, adsorbtsiya molekulyar tarzda yuzaga chi q adi.

4. Adsorbtsion tenglamalar
Mаtеriаlning sоrbtsiоn xоssаlаri yoki mа’lum mоddаlаrning sоrbеnt sirtidа
аdsоrbtsiya xаrаktеri hаqidа аsоsiy mа’lumоtlаr dоimiy hаrоrаtdа sоrbtsiоn
qоbiliyat А ning kоntsеntrаtsiya S (yoki bоsim R) gа bоg’liqligini ko’rsаtuvchi
аdsоrbtsiya izоtеrmаlаridаn оlinishi mumkin: suyuq fаzа uchun yoki
gаzlаr uchun . Brunаuer, Emmеt vа Tеllеr sоrbtsiya izоtеrmаlаrining
bеshtа аsоsiy tiplаrini аjrаtdilаr (rаsm 1). I , II vа IV izоtеrmаlаrdа qоvаriq qism
bo’lishi (Lengmyur аdsоrbtsiya) sоrbеntdа mikrоg’оvаklаr bоrligini ko’rsаtsа,
sоrbеntlаr II vа IV bundаn tаshqаri mаkrоg’оvаklаrgа hаm egаdir. III vа V tipdаgi
izоtеrmаlаr kаm uchrаydi vа sоrbаtdа kuchli mоlеkulаlаrаrо tа’sirlаshuv bоrligini
ko’rsаtаdi. I tipdаgi izоtеrmаning kеskinligi sоrbеntning mikrоg’оvаklаri
o’lchаmini ifоdаlаydi: а — ultrаmikrоg’оvаkli, b — mikrоg’оvаkli. Izоtеrmа IVb
оrаliq-g’оvаk sоrbеntgа tеgishli; IVv — bir jinsli mаkrоg’оvаkkа, IVа — esа
аrаlаsh strukturаligа.
10- rasm . BET bo’yichа sоrbtsiya izоtеrmаlаri tiplаri

Оrdinаtаlаr o’qidа to’g’ri chiziq kеsаdigаn bo’lаk gа tеng , to’g’ri
chiziqning аbtsissаlаr o’qi bilаn hоsil qilgаn burchаk tаngеns i gа tеng bo’lаdi
III. XULOSA
Аdsоrbtsiоn qurilmаning tеxnоlоgik rеjimini аniqlаshdа аsоsiy vаzifаlаrdаn
biri – bu аdsоrbtsiоn muvоzаnаt shаrtlаrini, ya’ni аdsоrbtsiya izоtеrmаsini
hisоblаshdir. Аdsоrbtsiyalаngаn mоddаning eritmаdаgi muvоzаnаt
kоntsеntrаtsiyasigа bоg’liqligini аdsоrbtsiya kinеtikаsi vа dinаmikаsini,
shuningdеk tеxnоlоgik shаkllаngаn аdsоrbtsiоn jаrаyondа аdsоrbеntni sоlishtirmа
sаrfini hisоblаshdа zаrur bo’lаdi.
Tаjribа o’tkаzmаsdаn аdsоrbtsiya izоtеrmаsini hisоblаsh kаttа qiziqish
uyg’оtmоqdа. Bundаy hisоblаsh аsоsini quyidаgi tаsаvvurlаr tаshkil qilаdi:
– fizik jihаtdаn lоkаllаshmаgаn jаrаyon bo’lgаn оrgаnik mоddаni (nоelеktrlit
vа kuchsiz elеktrоlitlаr) uglеrоdli аdsоrbеntlаrgа аdsоrbtsiyasi оrgаnik mоddаlаr
mоlеkulаlаrini sirtdаgi uglеrоd аtоmlаri bilаn tа’sirlаshish jаrаyoni bo’lаdi, vа
shuning uchun sirtdаgi оksidlаr аdsоrbtsiоn muvоzаnаt vа tаnlоvchаn
аdsоrbtsiyagа tа’sir qilmаydi;
– eritmаning bаrchа аdsоrbtsiyalаngаn kоmpоnеntlаrining umumiy hаjmi
dоimiy kаttаlik bo’lib, u mоlеkulа strukturаsi, kоntsеntrаtsiyalаr nisbаti vа
ulаrning оriеntаtsiyasigа bоg’liq bo’lmаydi. Аdsоrbtsiyalаngаn mоddаlаrning
mоlyar hаjmlаri tаxminаn suyuqliklаrning mоlyar hаjmigа tеng bo’lаdi;
– eruvchаnlikkа tеng bo’lgаn hаjmiy eritmаdаgi muvоzаnаt
kоntsеntrаtsiyasigа аdsоrbtsiyaning pаrtsiаl izоtеrmаsi tеnglаmаsidаgi fаоllik
kоeffitsiеntining mаksimаl qiymаti mоs kеlаdi, uning qiymаti аdsоrbtsiоn
muvоzаnаt kоnstаntаsini eruvchаnlikkа ko’pаytmаsigа tеng bo’lаdi;

– suvli eritmаlаrdаn kuchli qutbli mоlеkulаlаrni (dipоl mоmеnti kаttа bo’lgаn)
аdsоrbtsiyalаshdа аdsоrbtsiоn fаzаdа dipоl-dipоl itаrilish kuzаtilаdi, bungа sаbаb
fаzаlаr chеgаrа sirtidа аdsоrbеnt mаydоni hоsil qilаdigаn bir tоmоnlаmа
yo’nаltirilgаn dipоl bo’lаdi, bu esа аdsоrbtsiоn fаzаdа mоddаning mаksimаl
zichligini pаsаyishigа оlib kеlаdi
IV. Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati.
1. Ахманов М. "Вода, которую мы пьем" С-Пб.: Невский проспект, 2002
2. Когановский А.М., Клименко Н.А и др. Очистка и использование сточных
вод в промышленном водоснабжении. – М.: Химия, 1983. – 288 с., ил.
3. Мешалкин А.В., Дмитриева Т.В., Стрижко Л.С. Экохимический
практикум/Под общей ред. А.П. Коржавого. – М.: «САЙНС-ПРЕСС», 2002. –
240 с.: ил.
4. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической
промышленности. Л., Химия, 1977. 464 с.
5. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л., Химия, 1982, 168 с.
6. "Физическая химия" т.1, М.: Высшая школа, 2001 под редакцией Краснова
К.С.
7. Фрог Б.Н., Левченко А.П. "Водоподготовка" М.: ИМГУ, 196
8. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Альянс, 2004
9. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М. Высшая
школа, 2004.

12-rasm. Lengmyur tеnglаmаsidа kоnstаntаlаrni аniqlаsh sxеmаsi
Оrаliq muvоzаnаt kоntsеntrаtsiyalаr sоhаsidа аdsоrbtsiyani
kоntsеntrаtsiyagа bоg’liqligi аsоsаn Frеyndlix tеnglаmаsi bilаn ifоdаlаnishi
mumkin, uning аsоsidа аdsоrbtsiya izоtеrmаsi pаrаbоlа bo’lаdi dеgаn fаrаz yotаdi :
(9)
Bu еrdа: vа – k о nst а nt аlаr . K о nst а nt а аdsоrbеnt vа аdsоrbаt
tаbiаtigа bоg’liq bo’lаdi vа kеng оrаliqdа o’zgаrib turаdi. Kоnstаntа SFMning
uglеvоdоrоd rаdikаli uzunligi оshishi bilаn оrtib bоrаdi, chunki bu mоddаning
аdsоrbtsiоn qоbiliyati оrtаdi. Ko’rsаtkich 0,1 – 1 оrаliqdа o’zgаrаdi vа hаrоrаt
hаmdа аdsоrbаt tаbiаtigа bоg’liq bo’lаdi.
Lоgаrifmlаngаn xоlаtdа Frеyndlix tеnglаmаsi to’g’ri chiziq shаklidа
bo’lаdi (rаsm 4):
(10)
13-rasm. Frеyndlix tеnglаmаsidаgi kоnstаntаlаrni аniqlаsh sxеmаsi

II. Asosiy qism
1. Adsorbtsiya muvozanat.
Adsborsiya hodisasi ham xuddi suyuqlikning bog’lanishi, moddaning
suvda erishi kabi qaytar jarayondir. Har qanday qaytar jarayondagi kabi, bu yerda
ham yutilish va ajralib chiqish jarayonlarining tezligi barobarlashib, sistema
adsorbsion muvozanatga keladi.
Odatda, adsobrsion muvozanatlar juda tez (sekundlar, minutlarda) qaror
topadi.
Sanoatda adsorbsion muvozanat uzoq vaqt davomida qaror topmasa,
adsorbsiya boshqa xil jarayonlar bilan murakkablashgan deyish mumkin.
Adsorbsion muvozanat holati harorat o’zgarganda o’zgaradi.
Adsorbsiya jarayoni issiqik chiqishi bilan boradi. Adsorbsiya vaqtida
ajralib chiqadigan issiqlik adsorbsiya issiqligi deyiladi. Sanoatda haroratni oshirish
orqali adsorbentga yutilgan moddani ko’proq qaytadan chiqarish mumkin.
2. Qattiq jism sirtidagi adsorbsiya
Qattiq jism ham xuddi suyuqlik kabi, sirt energiyasiga, demak, sirt
tarangligiga ega.
Adsorbentning sirt birligiga (1m 2
ga) yutilgan moddaning gramm -
molekula hisobidagi miqdori solishtirma adsorbsiya deyiladi. Solishtirma
adsorbsiya Г =x/S ga teng.
X - yutilgan modda miqdori;
S - adsorbent sirti.
Lekin g’ovak-g’ovak tuzilgan qattiq adsorbentlarning (ko’mir
silikagel) sirtini o’lchash juda qiyin bo’lgani uchun amalda sanoatda solishtirma
adsorbsiyani topishda yutilgan modda miqdori adsorbent og’irligiga bo’linadi.
X/T
X - yutilgan moddaning gramm hisobidagi og’irligi

kimyo fani va amaliyoti oldida turgan ko’pgina muammolarni hal qilishda asosiy
rol o’ynaydigan fandir.
Fizik kimyo faning oxirgi 30 yil ichidagi yutuqlarini quyidagi Nobel
mukofati laureatlari ro’yxatidan ham ko’rish mumkin. Kisqa impulsli energiya
yordamida muvozanatni siljitish orqali o’ta tezkor kimyoviy reakstiyalarni tadqiq
qilish (M.Eygen va R.Norrin 1967), qaytmas jarayonlar tatqiqotlari (L. Onsager
1968 yil). Mikromolekulalar fizik kimyosi so h asida eksperimental va nazariy
izlanishlar (P.Florn 1970 y). Borrovodorolar strukturalarini o’rganish (U.Lipiskob
1976 y), qaytmas jarayonlar termodinamikasiga xossasi uchun (I.Prikojin1977),
biologik energiyaning kuchishining molekulyar asoslarini tadqiqoti uchun
(P.Mitchell 1978 y), kimyoviy reakstiyalar mexanizmlari nazariyalarini
rivojlantirgani uchun (K.Fukin, Ryu Xofmon 1981 y), Elektron tashish bilan
boradigan reakstiyalar mexanizmlari haqidagi ishlari uchun (G.Taube 1983),
mukofotlanganligi fizik kimyoning ahamiyatini yanada namoyon qiladi.

Agar eritmadan erigan modda molekulalari adsorbtsiyalansa, adsorbtsiya
musbat erituvchi moddaning molekulalari yutilsa adsorbtsiya manfiy deb
xisoblanadi. Erigan modda molekulalarining adsorbtsiyalanishi akademik Rebinder
ta’limotiga k o’ ra, adsorbentning va muxitning q utbligiga bo g’ li q . Agar erigan
moddaning polyarligi (S) adsorbent (A) va erituvchi (V) larning polyarliklari
orasida b o’ lsa, bunda erigan modda molekulalari shu adsorbentda yaxshi
adsorbtsiyalanadi.
Ya’ni, A
E < S
E < V
E yoki A
E > S
E > V
E (E - moddaning polyarligi bilan
boqlik bo’lgan dielektrik doimiy).
Erigan modda molekulalari yaxshi adsorbtsiyalanishi uchun, erituvchi shu
q atti q sirtni yomon xo’ llashi kerak. Aktivlangan k o’ mir yuzasida suvda erigan
moddalar yaxshi adsorbtsiyalanadi (16-rasm, a-xolat), silikagelda esa organik
erituvchida erigan moddalar yaxshi adsorbtsiyalanadi ( rasmda, b-xolat)
7-rasm. Gidrofob va gidrofil adsorbentlarda sirt aktiv moddalarning
adsorbtsiyalanishi.
Adsorbtsiyalangan sirt-aktiv modda adsorbentning tabiatiga q arab,
orientatsiyalanadi va monomolekulyar q avatni xosil q iladi. Sirt-aktiv moddalarning
molekulalari q utbli q ismi bilan q utbli adsorbentga, q utbsiz q ismi bilan q utbsiz
mu x it tomonga orientatsiyalanadi va sirtning tabiatini o’ zgartira oladi.
Ya’ni gidrofob adsorbent gidrofil adsorbentga, gidrofil adsorbent esa
gidrofob adsorbentga aylanishi mumkin. Traube q oidasi b o’ yicha SAMning
uglevodorod radikali q ancha uzun b o’ lsa, shu modda adsorbent sirtiga shuncha
yaxshi adsorbtsiyalanadi . Agar adsorbent g’ ovaklarining o’ lchamligi kichik b o’ lib,

SAMning o’ lchamligi katta b o’ lsa, adsorbtsiya Traube q oidasiga b o’ ysunmay
q oladi.
Molekulyar adsorbtsiya uchun izoterma grafigi qo’ yidagi k o’ rinishiga ega
(17-rasm)
g
8-rasm . Molekulyar adsorbtsiyaning eritma kontsentratsiyasi o’ zgarishi
bilan o’ zgarishi. 1 - musbat; 2,3manfiy adsorbtsiyalar.
Adsorbtsiya izotermalarini xisoblashda Gibbs (Г = −
с
RT
⋅
dσ
dc ),
Lengmyur (
Г = Г ∞
кс
1+ кс ) va Freyndlix ( Г = кс
1
n ) tenglamalari
ishlatiladi. Freyndlix tenglamasi bo’yicha
Г = x
m
; x- yutilgan modda
miqdori, m - adsorbentning massasi.
Freyndlix tenglamasi asosida adsorbtsiyani xisoblashdan avval bu
tenglamaga kirgan «k» va «n»ni grafik usulda topish lozim. Buning uchun
Freyndlix formulasini logarifmik k o’ rinishda yozamiz:
lg x
m = lg k+ 1
n lg c
so’ngra, abtsisslar o’q iga lg Sni, ordinatlar o’q iga lg x  m ni qo’ yib,
grafikdan  burchakning tangensini ( tg  1  p) topa olamiz (18-rasm).

t= t0⋅ e
Q
RTbunda Q - molekula bilan sirt orasidagi o’zaro ta’sir energiyasi, t
0 - molekula
bilan sirt orasida hech qanday tortishish kuchlari mavjud bo’lmagan sharoitdagi
adsorbtsiya vaqti.
Adsorbtsiya qo’yidagi fazalararo chegara sirtda borishi mumkin:
1. Suyuqlik – suyuqlik yoki eritma - gaz
2. Q attiq jism - gaz
3. Q attiq jism - eritma.
Adsorbtsiya (G) fazalararo chegara sirtning yuza birligiga (I m 2
yoki I sm 2
)
to’plangan modda miqdoridir. Adsorbtsiya gazning bosimiga -R ga, eritmaning
kontsentratsiyasi S ga , temperatura T ga, adsorbent va adsorbtiv tabiatiga,
adsorbentning solishtirma sirt yuzasi S ga va sirt taranglikka bog’lik.
G  f (S, T. R, S,  )
Suyuqlikning ichki qismidagi (hajmidagi) molekulani (11-rasm a-holat)
boshqa molekulalar hamma tomondan bir xilda tortib turadi va barcha kuchlar bir-
birini muvozanatlaydi. Bu holda teng ta’sir etuvchi kuch nolga teng, (F  0).
Suyuqlik sirtida joylashgan molekulani (b-holat) suyuqlik ichidagi qo’shni
molekulalar kuchliroq tortadi, lekin gaz fazadan o’sha molekula juda oz kuch bilan
tortiladi. Shu sababli sirtning yuzasida ortiqcha erkin energiya (  F) yoki sirt
energiyasi (G
s ) paydo bo’lib qoladi.
O’sha sirt energiya ta’sirida suyuqlik
sirtida turgan molekulalar mumkin
qadar suyuqlik ichiga kirishga
intiladi, ya’ni suyuqlik
o’z sirtini kamaytirishga harakat qiladi.
2-rasm. Molekula suyuqlik ichida (a-holat) va suyuqlik sirtida (b-holat)
Demak, suyuqlik sirtini kattalashtirish uchun ish sarf qilish kerak. Suyuqlik
sirtini 1 sm 2
yoki 1 m 2
ga kattalashtirish uchun sarf qilish zarur bo’lgan energiya
miqdori shu suyuqlikning sirt tarangligi deyiladi yoki fazalararr chegara sirtning 1

Buning uchun sirt taranglik egrisining ixtiyoriy nuktalaridan ordinata o’ki bilan
kesishguncha urunmalar o’tkazamiz. Shu nuqtalardan abtsissa o’ q iga tik chiziklar
tushiramiz va z
1 , z
2 , z
3 ... kesmalarni topamiz (14-rasm). Topilgan z-larning
qiymatidan foydalanib Gibbs tenglamasini soddalashtiramiz. AVD uchburchakdan,
z va s larning qiymatlarini belgilab olamiz.
5-- rasm. Sirt taranglik (1) va adsorbtsiya (2)
izotermalari⇒ z
c=− dσ
dc ⇒ Г=− с
RT ⋅dσ
dc =− c
RT ⋅(− z
c)
Г= z
RT
Bu tenglamadan har qaysi kontsentratsiyaga muvofik, keluvchi adsorbtsiya
qiymati topiladi.
6--rasm . SAM kontsentratsiyasining o’zgarishi bilan molekulyarning
sirtda joylashishi.
Yuqoridagi sirt taranglik va adsorbtsiya izotermalarini (14-rasm) 3
soxaga bo’lib o’rganish mumkin. Diagrammaning 1 soxasida, kontsentratsiyaning
kichik qiymatlarida sirt taranglikning keskin kamayshi va adsorbtsiya qiymatining
unga to’g’ri proportsional ortishi kuzatiladi. Bunga sabab SAM molekulalari sirtda
yoyiq joylashadi (15-rasm, a-holat). 2 soxada kontsentratsiyaning o’rtacha
qiymatlarida sirt taranglik egri chiziq bo’yicha, birmuncha kamrok o’zgaradi.
Adsorbtsiyaning ortishi ham kamrok bo’ladi (rasmda b-holat). Bunga sabab SAM

Sorbtsiya, adsorbtsiya, absorbtsiya, xemosorbtsiya
tushunchalari. Qattiq jism sirtidagi adsorbtsiya.
Adsorbtsion tenglamalar
Reja:
I. KIRISH
1. Adsorbtsiya va uning mohiyati.
II. Asosiy qism
1. Adsorbtsiya muvozanat.
2. Qattiq jism sirtidagi adsorbtsiya .
3. Xemosorbtsiya tushunchasi.
4. Adsorbtsion tenglamalar
III. XULOSA
IV. Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati.

Demak, ion almashinish adsorbtsiyasi ximiyaviy reaktsiyaga o’ xshagan
b o’ ladi. Fakat farki shundaki, ion almashinish adsorbtsiyasi sust boradi va uzo q
va q t davomida sistemada muvozanat q aror topadi. Agar ionlar almashinganda
muxitning pH i o’ zgarsa, adsorbtsiya gidrolitik mexanizmga ega deb xisoblanadi.
Ion almashinish adsorbtsiyasi natijasida q attik, jism yuzasi zaryadlanadi va o’ ziga
eritmadagi q arama- q arshi ionlarni tortib, ikkilamchi elektr q avat xosil b o’ ladi.
Texnikada ion almashinish adsorbtsiyasidan suvni Sa 
, Mg 
, Fe 
kabi ionlardan
ya’ni mineral tuzlardan tozalashda ( q attik, suvlarni yumshatishda) foydalaniladi.
Na
2 [Al
2 Si
3 O
10 ]  Sa 
<  > Sa[A1
2 Si0
10 ]  2Na 
permutit
Bundan tash q ari ion almashinish adsorbtsiyasidan tuprokning disperslik
darajasini oshirishida, eritmadan rangli metallar, dorivor moddalar (alkaloid,
glyukozid va boshkalar) ionlarini ajratib olishda, sanoatda o q ova suvlarni
tozalashda keng qo’ llaniladi.
Kolloid sistemalarning sirt xodisalariga, adsorbtsiyadan tashkari,
xo’ llanish, adgeziya, kogeziya, flotatsiya, kapillyar bosim va suyukliklarning
yoyilish jarayonlari kiradi.
Ba’zi bir adsorbentlar o’ z tarkibida xaraktchan ionogen gruppa tutib, ular
elektrolit eritmasida o’ zininng biror ionini eritmadagi o’ xshash ishorali ionga
almashtiradi. Ionlar adsorbtsiyasining ushbu xiliga ion almashinish adsorbtsiyasi
deyladi. Ionlarning o’ lchamiga va gidratlanish darajasiga bo g’ lik ravishda
adsorbtsiyalanishi Gofmeystrning liotrop katori bilan ifodalanadi. Ushbu q atorga
k o’ ra kationlar q uyidagi tartibda joylashadi , kationlar q atori:
Li 
< Na 
< K 
< Rb 
< Cs 

Anionlar esa q uyidagacha joylashadi:
S1 -
<Vg -
<NO
3 "< I -
<SNS -
Ionlarning valentligi ortishi bilan adsorbtsiyalanish kobiliyati ortadi.
Th  4
>Al  3
> :
Sa  2
>Na 

1. Adsorbtsiya va uning mohiyati.
Suyuqliklarning q atti q jismga adsorbtsiyalangan modda massasini o’ lchash
uchun adsorbent tarozida tajribadan avval va keyin bevosita tortiladi, s o’ ngra
adsorbtsiya xisoblab topiladi. Yutgilish jarayoni avval tez boradi, s o’ ngra yutilish
va ajralib chi q ish (desorbtsiya) jarayonining tezliklari baravarlashib, sistema
adsorbtsion muvozanat xolatiga keladi.
Agar adsorbtsion muvozanat uzo q va q t davomida q aror topmasa,
adsorbtsiya bosh q a xil jarayonlar bilan murakkablashgan deyish mumkin.
Odatda, ionlarning adsorbtsiyalanishi oddiy molekulyar adsorbtsiyadan
keskin far q q iladi. Ionlarni adsorbtsiyalash uchun adsorbent yuzasidagi adsorbtsion
markazlar musbat yoki manfiy ishorali zaryadga ega b o’ lishi kerak. Tabiiyki,
geteropolyar bo g’ tarkibiga kirgan ionning elektrolit kuchiga q arab, ba’zi
adsorbent yuzasida (-) zaryad kuchlirok, bosh q a bir adsorbentda (  ) zaryad kuchli
ifodalangan b o’ ladi, shunga k o’ ra elektrolit eritmasidan adsorbent kationlarni, yoki
anionlarni adsorbtsiyalaydi. Eritmada q olgan q arama- q arshi ishorali ionlar
adsorbent yuzasida yutilgan ionlar yakiniga tortilib adsorbent - eritma chegara
sirtida qo’ sh elektr q avat xosil q iladi. Ushbu elektr q avat adsorbtsiyalangan ionli
adsorbent yuzasidan eritmaga q ayta desorbtsiyalanib chi q ilishiga y o’ l qo’ ymaydi.
Shuning uchun temperatura k o’ tarilishi bilan ionlar adsorbtsiyasi k o’ pincha ortadi.
Adsorbtsiya o’ z mexanizmiga q arab, ionlarning yutilishi, tanlanishi va ion
almashinishi adsorbtsiyalariga b o’ linadi.
q atti q adsorbent yuzasi ionlarning tanlanib adsorbtsiyalanishi xa q ida
Peskov va Fayanslar o’ zlarining 2ta q oidasini kashf etishgan. Peskov-Fayansning
1- q oidasiga k o’ ra, eritmadan adsorbent yuzasiga, avvalo shu adsorbentning
tarkibida b o’ lgan, uning kristallik panjarasini t o’ ldiradigan ionlar
adsorbtsiyalanadi. (19-rasm). Masalan, KI eritmasidan AgI kristallari yuzasiga
birinchi b o’ lib yod ionlari AgNO
3 eritmasidan esa, kumush ionlari
adsorbtsiyalanadi.

9-rasm. Freyndlix formulasining logarifmik koordinatalarda chizilgan
grafigi.
Freyndlix formulasi o’ rtacha kontsentratsiyalar uchungina to’g’ ri natijalar
beradi, lekin kichik va katta kontsentratsiyalar uchun to’g’ ri natijalar bermaydi.
Tajribada molekulyar adsorbiyani aniqlashdaГ =
n⋅(N 0− N )
m ⋅S сол
formula ishlatiladi. Bu erda: G- adsorbtsiya, n - eritmadagi moddaning
umumiy mol soni , N
0 -moddaning eritmadagi adsorbtsiyaga q adar mol q ismi, N -
adsorbtsiyadan keyingi mol q ismi, m - adsorbent massasi.

Bu еrdа: – sоlishtirmа аdsоrbtsiya, mmоl/g: – chеgаrаviy
аdsоrbtsiya, mmоl/g; – аdsоrbаtning muvоzаnаt kоntsеntrаtsiya si , mmоl/l; –
аdsоrbtsiоn kоnstаntа.
Lengmyur tеnglаmаsi аdsоrbtsiya izоtеrmаsini muvоzаnаt
kоntsеntrаtsiyaning bаrchа sоhаsidа ifоdаlаydi. Pаst kоntsеntrаtsiyalаrdа ,
bo’lgаndа , fоrmulа sоddаlаshаdi vа quyidаgi ko’rinishgа kеlib qоlаdi :
(6)
bo’lgаn shаrоitdа , fоrmulа (5) аdsоrbtsiyani kоntsеntrаtsiyagа
bоg’liq emаsligini ko’rsаtаdi :
(7)
Tеnglаmа (5) uni ko’pаytirish vа kеyin bo’lish yo’li bilаn
chiziqli shаklgа o’tkаzilishi mumkin , nаtijаdа u quyidаgichа ko’rinishgа kеlаdi :
(8)
Tеnglаmа (8) to’g’ri chiziq tеnglаmаsidir . Ushbu bоg’liqlik bo’yichа
chеgаrаviy аdsоrbtsiya kаttаligi tоpilаdi .

boqlar, ularning mo h iyati, bir-biridan farqlari h aqida so’z yuritiladi. Molekulalarni
tadqiq qilish usullari yoritiladi.
2) Kimyoviy termodinamika. Yuqorida aytilgandek, bu bo’limda umumiy
termodinamikaning 3 posto’lati (qonuni) ni kimyoviy jaryonlarga tadbiqi
o’rganiladi. Bu erda kimyoviy jarayonlarda yutiladigan-chiqadigan issiqlik
miqdorini, uni temperaturaga qarab o’zgarishini aniqlash; jarayonlarini borish-
bormasligini, yo’nalishini va muvozanat shartlarini aniqlash kabi masalalar
ko’riladi.
3) Kimyoviy muvozanat. Bu bo’limda kimyoviy reakstiyalarning
muvozanat holatlari, ularga ta’sir qiluvchi omillar ko’rib o’tiladi.
4) Eritmalar (noelektrolit eritmalar) bo’limida suyuq eritmalar xossalari,
eruvchanlik muammolari haqida so’z yuritamiz.
5) Fazolararo muvozanat. Bu bo’limda ko’p fazali sistemalardagi
muvozanatga ta’sir qiluvchi omillar va bunday sistemalarni o’rganishdagi fizik
kimyo usullari yoritiladi.
6) Elektrokimyo. Bu bo’limni o’zi 2 qismdan iborat deb qarash mumkin.
Birinchi qismda elektrolit eritmalar, ularning xossalari, ionlar aro muvozanatlar va
bu eritmalarning elektr o’tkazuvchanligi va unga ta’sir qiluvchi omillar o’rganilsa;
ikkinchi qismda elektro kimyoviy jarayonlar-elektrod potenstiallar turlari, vujudga
kelishi, galvanik elementlar, ularning turlari haqida gap yuritamiz. Elektroliz va
uning borish qonunlari ham shu bo’limda aytiladi.
7) Kimyoviy kinetika va kataliz bo’limida turli kimyoviy reakstiyalar
tezliklari, bularga tasir qiluvchi omillar, kimyoviy reakstiya borish mexanizmlari
haqida; katalitik jarayonlar, ularning turlari ta’sir qiluvchi omillar, borish
mexanizmlari (nazariyalar) haqida so’z yuritiladi.
Yuqoridagi bo’lish nisbiy harakterga ega bo’lib, bazi bir adabiyotlarda
bularni yoki ko’proq yoki kamroq bo’limlarga bo’lingan bo’lishi mumkin.
Yuqoridagi aytilganlarga yakun qilib shuni aytish mumkinki hozirgi kunda
fizik kimyo fani o’zining keng eksperimental va nazariy usulariga ega bo’lgan va

3. Xemosorbtsiya tushunchasi.
Shunday qilib, sirt hodisalar tabiati, ya’ni sirtda u yoki bu jarayonning
borishi fazalararo chegara sirtning xolati bilan bog’liqdir. Shuning uchun
fazalararo sirtlar termodinamikasini o’rganish kolloid kimyoda katta ahamiyat kasb
etadi. Sirt kavatlar termodinamikasini xarakterlaydigan kattalik sirt taranglikdir.
Sirt taranglik esa adsorbtsiya hodisasi bilan bevosita bog’liq.
Suyuklik yoki qattiq jism sirtida boshqa modda molekulalari, atomlari yoki
ionlarining o’z-o’zicha yig’ilishiga adsorbtsiya deyiladi. Moddani yutgan sirt -
adsorbent. Yutilayotgan modda esa adsorbtiv deyiladi.
Adsorbtsiyaga oid dastlabki ilmiy tekshirish ishlari T.E. Lovits nomi bilan
bog’liq. U 1792 yilda eritmalarni turli ko’shimchalardan tozalash uchun qattiq
adsorbent sifatida ko’mirdan foydalandi.
Adsorbtsiya hodisasi ko’mirgagina emas balki boshqa barcha g’ovak
moddalarga ham xosdir. Masalan turli gellar o’z sirtiga har xil bo’yoqlarni yutadi.
Yutilgan modda yutuvchining ichki tomoniga diffuziyalanishi mumkin. Bu
hodisa adsorbtsiya deyiladi. Agar modda geterogen sistemada bo’ladigan
ximiyaviy reaktsiya tufayli yutilsa, bu hodisa xemosorbtsiya deyiladi. Natron ohak
bilan sulfid angidrid orasidagi xemosorbtsiya bunga misol bo’la oladi.
Xemosorbtsiya qaytmas jarayonlar jumlasiga kiradi. Ba’zan o’z kritik
temperaturasidan past temperaturadagi gaz sorbtsiya vaqtida qattiq jism
g’ovaklarida kondensatlanib suyuqlikka aylanadi. Bu hodisa kapillyar
kondensatsiya deyiladi.
Adsorblangan gaz qattiq jism sirtida bir yoki bir necha katlam
molekulalardan iborat bo’lishi mumkin. Shunga ko’ra adsorbtsiyalanish
monomolekulyar yoki polimolekulyar adsorbtsiyalanish deb nomlanadi.
Adsorbtsiyalangan molekula adsorbtsion qavatda kancha vaqt davomida
istiqomat qilishi adsorbtsiya vaqti deb ataladi. Adsorbtsiya vaqti S.Ya. Frenkel
tenglamasiga binoan qo’yidagicha ifodalanadi:

sm 2
yoki 1 m 2
yuzasiga muvofiq keluvchi erkin energiyaga sirt taranglik deyiladi.
Sirt taranglik koeffitsienti – “  ” bilan ifodalanib, qo’yidagi birliklarda o’lchanishi
mumkin:
SI sistemasida j  m 2
 n  m 2
 n  m; SGS sistemasida erg  sm 2
 dina*m  sm 2
 dina  sm; I j  m 2
1000 erg  sm 2
 n  m  1000 dina  sm.
Sirt taranglik qo’yidagi faktorlarga bog’liq:
1) suyuqlik tabiatiga; molekulararo tortishish kuchi kancha katta bo’lsa, sirt
taranglik shuncha katta bo’ladi;
2) temperaturaga; temperatura ortgan sari sirt taranglik kamayadi;
3) ikkinchi faza tabiatiga bog’liq: Antonov qoidasiga ko’ra, ikki
suyuqlikning fazalararo sirt tarangligi o’sha suyuklikning havo bilan
chegaralangan holatdagi sirt tarangliklari ayirmasiga teng, ya’ni:

suv
 benzol 
suv
 xavo - 
benzol
 xavo
4) erigan modda tabiatiga bog’lik shunga ko’ra erigan moddani 3 turga
bo’lish mumkin:
1. Sirt aktiv modda - sirt taranglikni kamaytiruvchi,
2. Sirt befark modda - sirt taranlikni o’zgartirmaydigan,
3. Sirt noaktiv modda - sirt taranglikni oshiradigan modda
(1) - sirt-aktiv modda
(2) - sirt-befark modda
(3) - sirt-noaktiv modda
3-rasm. Sirt taranglikni kontsentratsiya ortishi
bilan o’zgarishi.
Dispers sistemalarning sirt xossalarini o’zgartirishda sirt-aktiv
moddalarning ahamiyati kattadir. Sirt-aktiv modda “SAM” deb fazalararo chegara
sirtda yig’ilib, sirt energiyasini kamaytiruvchi moddalarga aytiladi. Ularga spirtlar,
fenol, karbon kislotalar, organik aminlar, sulfokislotalar va boshqalar kiradi.
Demak, SAM molekulasi ikki qismdan iborat: gidrofob (organik radikal) va
gidrofil qismlardan (kutbli gruppalar). SAM molekulasini qo’yidagi shakl “O  ”da
belgilash qabul qilingan. Bu shaklning sferik qismi qutbli gruppalarni (gidrofil

molekulalari sirtda jipsroq joylashadi. 3 soxada esa kontsentratsiyaning katta
qiymatlarida sirt taranglik minimumga tushadi, adsorbtsiya qiymati esa
maksimumga etadi. Bunda SAM molekulalari to’yingan adsorbtsion qavat hosil
qiladi (rasmdagi s-holat). Izotermadagi G
 adsorbtsiyaning eng maksimal
qiymatini ko’rsatadi. G
 ning aniq qiymatini topish uchun Lengmyur tenglamasidan
foydalanish mumkin:Г = Г ∞
кс
1+кс
bu tenglamada G-solishtirma adsorbtsiya, G
 - solishtirma maksimal
adsorbtsiya, s-kontsentratsiya, k-konstanta.
Eritmadan adsorbtsiyalanish texnologiyada aralashmalardan
komponentlarni ajratishda (xromotografiya) suyu q liklarni tozalashda, atrof-muxit
muxofazasida katta axamiyatga ega. Q attik jism sirtida eritmadan adsorbtsiyalanish
q attik, jism - gaz adsorbtsiyasiga q araganda murakkabdir, chunki bunda erigan
moddadan tash q ari erituvchi xam adsorbtsiyalanishi mumkin.
Adsorbtsiya turlari:
1) molekulyar adsorbtsiya (noelektrolitlar adsorbtsiyasi)
2) elektrolitlar adsorbtsiyasi (tanlanish va ion almashinish) adsorbtsiyasi.
3) kolloid elektrolitlar adsorbtsiyasi kabilarga bo’linishi mumkin.
Kattik, jism sirtidagi molekulyar adsorbtsiya Freyndlix formulasi —
x
m = β⋅c
1
n
yoki Lengmyur Г = Г ∞
кС
1+кс —— formulasi orqali xisoblanadi.
Amalda qo’yidagi empirik formula orqali ifodalanadi.
Г = Со − Смув
m
⋅V
So - eritmaning adsorbtsiyadan oldingi boshlangich kontsentratsiyasi . S
muv ,
- adsorbtsiyadan keyingi muvozanat vaqtidagi kontsentratsiya . V- eritma xajmi,
m- adsorbent massasi.

M - adsorbentning gramm hisobidagi og’irligi.
Moddaning sirt birligiga (1m 2
ga) yutilishi mumkin bo’lgan eng ko’p
miqdori, maksimal solishtirma og’irligi deyilib, Г
m bilan belgilanadi.
Metallurgiya sanoatida adsorblanish maqsadida aktivlangan ko’mir juda
ko’p ishlatiladi. Aktivlangan ko’mir g’ovak modda bo’lib, asosan ugleroddan
iborat. Turli organik moddalarning havo kirmaydigan mayda kuydirilishidan hosil
bo’lgan ko’mirda har xil smolalar bo’lib, ular ko’mirning teshiklarini bekitib
qo’yadi. Bu smolalarni yo’qotib, ko’mirning g’ovakligini oshirish maqsadida
ko’mir maxsus ishlanadi, ya’ni aktivlashtiriladi. Ko’mir qanday sharoitda
aktivlanganiga qarab yo kislotalarni yo asoslarni ko’proq adsorbsiyalaydi.
Metallurgik jarayonlarda 900°C da aktivlangan toza ko’mir kislotalarni,
400-450°C da aktivlangan ko’mir asoslarni adsorbsiyalaydi.
Sanoatda adsorbsiya bilan bog’liq ishlarda ko’mirdan tashqari, boshqa bir
adsorbent silikatel ham ishlatiladi. Silikatel silikat kislotaning suvsizlantirilgan
geliydir. U asosan asoslarni adsorbsiyalaydi.
Adsorbsiya jarayoni bu moddani ikkinchisida so’rilishi bo’lib, kimyoviy
texnologiyada katta rol o’ynaydi.
Masalan, gaz aralashmalarini ajratib tozalashda aktiv ko’mir, silikagel,
kolloid moddalar kabi adsorbentlar ishlatiladi.
Adsorbsiyadan koks gazlaridan benzol olishda foydalaniladi. Buning uchun
aktiv ko’mir bilan to’latilgan adsorberga adsorbent to’yinguncha gaz aralashmasi
yuboriladi. So’ngra adsorberga 100°C li suv bug’i beriladi, suv bug’i ko’mirga
yutilgan benzolni siqib chiqaradi. Natijada, benzol va suvdan iborat sistema hosil
bo’ladi. Benzol suvda erimasligi uchun endi benzolni ajratib olish qiyin bo’lmaydi.
Gazlar aralashmasini ajratishda ketma-ket adsorbsiya o’tkaziladi. Avval
past haroratda gazlar aralashmasi adsorbentga yuttiriladi. Keyin asta-sekin
qizdirilganda gazlar o’zining qaynash haroratiga muvofiq adsorbentdan chiqa
boradi.
Shu tariqa geliy va boshqa inert gazlar olinadi.

Izоtеrmа qаnchаlik kеskin bo’lsа, mikrоg’оvаklаr shunchаlik kichik
bo’lаdi. Bundаy аdsоrbtsiyaning chеgаrаviy qiymаti А
pr sirtni mоnоmоlеkulyar
qаtlаm bilаn qоplаnishigа mоs kеlаdi. Bоtiq qismlаr mаkrоg’оvаklаr bоrligidаn
dаrаk bеrаdi [4].
Mikrоg’оvаkli sоrbеntlаrdа mоnоmоlеkulyar аdsоrbtsiya izоtеrmаsi rаsm 2
dа ko’rsаtilgаn ko’rinishgа egа. Ushbu egri ikkitа to’g’ri chiziqli qismgа egа –
аdsоrbаtning muvоzаnаt kоntsеntrаtsiyalаrini kichik vа kаttа qiymаtlаridа. Bug’lаr
аdsоrbtsiyasi vа eritmаdаn аdsоrbtsiya 0,5-1,6 nm rаdiusli g’оvаklаr sоhаsidа
аmаlgа оshаdi.
11- rasm . Аdsоrbtsiya izоtеrmаlаri :
1 – qоvаriq (Lengmyur аdsоrbtsiyasi );
2 – bоtiq ( mаkrоg’оvаklаrdаgi )
Mоnоmоlеkulyar аdsоrbtsiya izоtеrmаsini аnаlitik ifоdаlаsh uchun
ko’pinchа Lengmyur tеnglаmаsi ishlаtilаdi :

qismi), to’g’ri chiziqli qismi esa uglevodorod radikalini ifodalaydi. SAM ning
sirtga aktivligi uglevodorod radikali uzunligiga bog’liqdir. Dyuklo-Traube
qoidasiga ko’ra, uglevodorod radikalida metilen (- SN
2 -) gruppani bir birlikka
ortishi bilan sirt aktivlik 3 - 3,5 marta ortadi (13-rasm).

a b
4-rasm. Sirt taranglik (a) va adsorbtsiyaning (b) uglevodorod radikali
uzunligiga bog’likligi.
Suyuqlik sirtidagi adsorbtsiya bilan suyuqlikning sirt tarangligi orasidagi
miqdoriy bog’lanishni ifodalash uchun 1876 yilda V.Gibbs o’zining qo’yidagi
tenglamasini taklif etgan:
tenglamada: G - erigan moddaning suyuqlik sirt birligaga yig’ilgan
miqdori, ya’ni adsorbtsiya, S - eritma kontsentratsiyasi, R - gaz doimiysi, T -
absolyut temperatura, d  dC - kontsentratsiya o’zgarishi bilan sirt taranglikning
o’zgarishi. Bu kattalik sirt aktivlik deb ataladi:
q  - d  dC
Eritma kontsentratsiyasi ortishi bilan sirt taranglik kamaysa, ya’ni d  dC
manfiy bo’lsa, adsorbtsiya musbat qiymatga ega bo’ladi. Agar eritma
kontsentratsiyasi ortishi bilan suyuqlikning sirt tarangligi ko’paysa, d  dC musbat
qiymatga ega bo’lib, adsorbtsiya sodir bo’lmaydi.
Tajribada sirt-aktiv moddaning turli kontsentratsiyali eritmalari uchun sirt
taranglik o’lchanib, olingan natijalar asosida  f (S) sirt taranglik izotermasi
tuziladi. Sirt taranglik izotermasi asosida adsorbtsiya izotermasini tuzish mumkin.

Sorbtsiya, adsorbtsiya, absorbtsiya, xemosorbtsiya tushunchalari. Qattiq jism sirtidagi adsorbtsiya. Adsorbtsion tenglamalar

Купить