Адсорбционная хроматография

Адсорбционная хроматография основана на различной адсорб­ции веществ поверхностью адсорбента. Силы взаимодействия, обуслов­ливающие адсорбцию, зависят от структуры молекул и имеют различную природу. Общая энергия взаимодействия молекул состоит из энергии дис­персионных, индукционных и ориентационных сил.

На поверхности твердого тела имеются участки, которые способны притягивать молекулы посторонних веществ. Максималь­ное количество адсорбированных примесей соответствует покрытию поверхности адсорбента мономолекулярным слоем. Между поверх­ностью адсорбента и средой уста­навливается подвижное равнове­сие, определяемое равенством ско­ростей адсорбции и десорбции мо­лекул.

Каждой концентрации адсорбируемого вещества отвечает опре­деленное равновесное количество его на адсорбенте. Разделение веществ в адсорбционной хроматографии определяют многократным повторением элементарных актов сорбции и десорбции и различием сорбируемости ана­лизируемых веществ. Зависимость количества адсорбированного вещества от его концентрации в растворе при постоянной температуре выражают изотермой адсорбции (рис.1.).

Рис. 1. Изотерма адсорбции:

а - величина адсорбции;

с - концентрация вещества в растворе.

Рассматривая график изотермы адсорбции, можно заметить, что с рос­том концентрации адсорбция возрастает лишь до некоторого предела. Предельная адсорбция наступает тогда, когда на поверхности адсорбен­та образуется насыщенный мономолекулярный слой. Если обозначить через "а" количество адсорбированного вещества, соответствующее рав­новесному состоянию при заданной концентрации, а - максимальное чис­ло мест на адсорбенте, которое может быть занято молекулами адсорбированного вещества, то изотерма адсорбции Ленгмюра для одного ком­понента будет иметь вид:

а = а_¥ · (В·С)/(1+ В·С)

где В - константа, характеризующая поверхностную активность вещества; С - равновесная концентрация.

Если С< 1, то а = а_¥, В·С = К_с или а = К_с, т.е. получаем уравнение пря­мой, выходящей из начала координат. Если С³1,то:

а = а_¥ · (В·С)/(В·С) или а = а_¥

В этом случае получаем уравнение прямой, параллельной оси абс­цисс. Анализ уравнения Ленгмюра показал, что при малых значениях "С" величина адсорбции "а" прямо пропорциональна концентрации, а при очень больших - является постоянной величиной, соответствующей состо­янию насыщения поверхности адсорбента.

Уравнение Ленгмюра описывает зависимость величины адсорб­ции от концентрации. Из уравнения следует, что существует предел ад­сорбции, т.е. увеличение концентрации раствора выше определенного зна­чения не приводит к дальнейшему увеличению количества адсорбирован­ного вещества.

Изотерма адсорбции Ленгмюра аналогична как изотермам адсор­бции газов и паров, так и изотермам адсорбции из растворов. На процесс адсорбции молекул из растворов влияет присутствие растворителя, моле­кулы которого, адсорбируясь на поверхности сорбента, уменьшают ад-сорбируемость растворенного вещества. Поэтому следует подбирать ра­створитель с наименьшей сорбционной способностью по отношению к применяемому адсорбенту. На величину адсорбции влияет и ряд других факторов, к числу которых относят структуру адсорбента, температуру и др.

Поиск по сайту: