Курс лекций читает профессор Ланин Сергей Николаевич

Качественная характеристика межмолекулярных взаимодействий в адсорбции. Классификация молекул и адсорбентов по химической природе и специфичности молекудярных взаимодействий.
Одноатомный неспецифический адсорбент с однородной поверхностью - базисная грань графита (графитированная сажа), высокая чувствительность адсорбции к геометрии молекул и разделение структурных изомеров. Другие углеродные адсорбенты - карбохромы, карбосита. Применение углеродных адсорбентов как накопителей вредных примесей из окружающей среды.
Ионные адсорбенты и чувствительность адсорбции на них к особенностям электронной структуры молекул. Цеолиты - пористые кристаллы. Влияние на адсорбцию цеолитами полярности молекул, их размеров. Влияние природы катионов, степени ионного обмена цеолитов на адсорбцию полярных и неполярных молекул. Адсорбция на непористых ионных адсорбентах - солях.
Адсорбенты на основе кремнезема. Кристаллический тонкопористый кремнезем - силикалит. Аморфные кремнеземы - аэросилы, силохромы, силикагели и пористые стекла. Их получение. Влияние условий синтеза и обработок на структурные характеристики кремнеземных адсорбентов.
Химия поверхности кремнезема. Дегидроксилирование и регидроксилирование поверхности кремнезема. Спектроскопическое и адсорбционно-калориметрическое изучение адсорбции паров воды и органических веществ разной природы на поверхности кремнезема. Влияние структуры пор и химии поверхности кремнеземов на адсорбцию молекул и макромолекул. Влияние на адсорбционные свойства кремнезема электроноакцепторных примесей.
Адсорбционное и химическое модифицирование поверхности адсорбентов и их влияние на адсорбционные свойства. Возможность резкого изменения межмолекулярных взаимодействий, понижения и повышения их специфичности. Адсорбционные свойства модифицированных адсорбентов.
Пористые полимерные адсорбенты. Получение пористых полимеров с разной структурой пор и химией поверхности. Адсорбция и хроматография паров воды и органических веществ на пористых полимерах с разными функциональными группами. Оптимизация пористости и химии поверхности полимерных адсорбентов для поглощения кислых газов.
Термодинамика адсорбции. Адсорбционная теория Гиббса для жидких поверхностей раздела. Введение системы сравнения и избыточных величин. Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса. Вывод уравнения Лапласа из уравнения Гиббса. Применение уравнения Гиббса к эксперименту.
Термодинамика адсорбции на твердом адсорбенте. Термодинамическое равновесие системы флюид - твердое тело и фундаментальные уравнения Гиббса для адсорбции. Рассмотрение термодинамической модели адсорбции, связь ее с методом измерения. Интегральные и дифференциальные термодинамические характеристики адсорбции, связь между ними. Изостерические и калориметрические теплоты адсорбции.
Уравнение состояния адсорбированного вещества для разных его моделей. Связь уравнения состояния с уравнением изотермы адсорбции. Идеальный 'двумерный газ', реальный 'двумерный газ' и соответствующие им изотермы адсорбции: уравнение Генри, уравнение Хилла, вириальное уравнение. Критическая температура двумерного газа. Двумерные фазовые переходы.
Локализованная адсорбция. Модель мономолекулярной адсорбции. Уравнение Лэнгмюра для адсорбции одного и нескольких газов. Зависимость адсорбции от температуры. Полимолекулярная адсорбция Уравнение БЭТ и его применение для определения величины удельной поверхности. Уравнение нелокализавнной полимолекулярной адсорбции.
Геометрическая и химическая неоднородность адсорбентов Влияние размеров пор на адсорбцию паров. Адсорбция паров в тонких порах адсорбента. Потенциальная теория Поляни. Ее применение для расчета изотерм при разных температурах и для разных паров. Коэффициенты аффинности. Уравнение Дубинина и Радушкевича.
Теория капиллярной конденсации. Уравнение Томсона. Распределение объемов пор по эффективным диаметрам. Определение удельной поверхности адсорбционной пленки из кривых работы сорбции и десорбции в области капиллярной конденсации. Модели пористой структуры. Ртутная порометрия.
Молекулярно-статистическая теория адсорбции при нулевом заполнении поверхности. Полуэмпирическая теория межмолекулярных взаимодействий в атом-атомном приближении. Решение прямой задачи расчет констант Генри для адсорбции молекул известной структуры на одноатомном адсорбенте - графитированной термической саже. Зависимость атом-атомных потенциалов межмолекулярного взаимодействия от электронной конфигурации атома в молекуле. Решение обратной задачи молекулярно-статистической теории адсорбции: определение параметров структуры молекул из экспериментальных значений констант Генри.
Адсорбция из растворов. Гиббсовская адсорбция, определение из опыта. Влияние на адсорбцию из растворов молекулярного поля жидкости, природы адсорбента и растворителя. Химический потенциал и коэффициент активности адсорбированного вещества, константа Генри для адсорбции из растворов.
Общий вид изотермы адсорбции из растворов в широкой области концентраций. Модель двумерного поверхностного раствора постоянной толщины. Определение из Гиббсовской адсорбции полного содержания и мольной доли компонента в поверхностном бинарном межмолекулярном растворе. Константа адсорбционного равновесия и коэффициент распределения компонентов между двумерным и трехмерным бинарными растворами. Адсорбция из растворов и жидкостная хроматография. Примеры применения.

Рекомендуемая литература

1. А. В. Киселев. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии. М., Высшая школа, 1986.
2. А. А. Лопаткин. Теоретические основы физической адсорбции. М., изд. МГУ, 1983.
3. Курс физической химии. Под ред. Я. И. Герасимова. т. 1, гл. 16 - 19-Адсорбция. М., Химия, 1973.
4. С. Грег, К. Синг. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М., Мир, 1984.
5. А. В. Киселев, Д. П. Пошкус, Я. И. Яшин. Молекулярные основы адсорбционной хроматографии. М., Химия, 1986.
6. И. Е. Неймарк, Р. Ю. Шейнфайн. Силикагель, его получение, свойства и применение. Киев, изд. Наукова Думка, 1973.

Программа составлена
проф. С. Н. Ланиным, проф. Ю. С. Никитиным