Капиллярлық конденсация (КК)

3. Капиллярлық конденсация (КК) 
А.В.Киселев  дамытқан  КК  туралы  көзқарас  s
o
  шамасын  табуға,  яғни 
адсорбциялық  теорияның  маңызды  практикалық  мәселесінің  бірін  шешуге 
мүмкіндік береді. 

 Кез-келген 
пішіндегі  қуыстарда  (капиллярда-түтіктерде)  будың 
конденсациясын  (сұйылуын)  қарастырайық.  Кеуектердің  ішкі  бетіндегі 
адсорбаттың  жұқа  қабаты  β  бу  фазасымен  тепе-теңдіктегі  α  көлемдік  сұйық 
фаза  ретінде  қарастырылады.  Осындай  жүйеге  Гельмгольцтің  бос  (еркін) 
энергияның  өзгеруінің  (∆F)  жалпы  теңдеуін  қолданып,  автор  бірқатар 
өзгертулерден  соң  құрамына  қуыстардың  мөлшерлері  және  пішіндерімен 
байланысқан геометриялық параметрлер енбейтін КК-ның жалпы қорытынды 
теңдеуін алды: 
𝑑𝑠 = −[𝑅𝑇𝑙𝑛 (𝑃
𝑠
𝑃
⁄ ) 𝜎
⁄ ]𝑑𝑥 .                           (1) 
Бұл  теңдеудің  физикалық  мәні  мынада:  адсорбция  жұмысы  𝑊
̅ ∙ 𝑑𝑥 
[мұндағы  𝑊
̅ = 𝑅𝑇𝑙𝑛(𝑃
𝑠
𝑃
⁄ )
] беттік энергияның (dF) кемуіне тең, яғни 𝑊
̅ 𝑑𝑥 =
−𝜎𝑑𝑠 . 
(1) теңдеуді конденсацияның басталуына сәйкес s
к
–дан қуыстардың толық 
толуына сәйкес s
∞
-ке дейінгі КК-ның барлық аумағында интегралдау 
𝑠
к
− 𝑠
∞
=
𝑅𝑇
𝜎
∫
𝑙𝑛
𝑥
∞
𝑥
к
(𝑃
𝑠
𝑃
⁄ )𝑑𝑥                               (2) 
теңдеуін  береді.  Мұндағы:  x
к
-гистерезис  тұзағының  (ілгегінің)  басталуына 
сәйкес (1-сурет) х мәні. Кеуекті адсорбенттер үшін s
к
>>s
∞
 болатындықтан (2) 
теңдеуді ақтық түрде былай жазуға болады:                      𝑠
к
=
𝑅𝑇
𝜎
∫
𝑙𝑛
𝑥
∞
𝑥
к
(𝑃
𝑠
𝑃
⁄ )𝑑𝑥                                 
(3) 
1-суреттегі Р мен х-тің тәжірибелік мәндерінен есептелінген 
𝑙𝑛(𝑃
𝑠
𝑃
⁄ ) − 𝑥 
координаталарындағы қисық астындағы штрихталған аудан s
k
 шамасына тең. 
Табылатын s
k
 мәндері маңыздылығы бойынша s
о
-ге тақау, себебі конденсация 
басында адсорбциялық қабат өте жұқа болады.  
Кейіннен Киселев адсорбцияны мына теңдеумен сипаттады: 
𝜗 = k
′
P + k
′′
P
2
+ k
′′′
P
3
+. ..                         (4) 
Мұндағы оң жақтағы бірінші мүше Генри заңын 
(
𝜗 = k
′
P)  көрсетеді,  ондағы  k
′
  коэффициенті 
адсорбент-адсорбтив  арасындағы  әрекеттесуді 
сипаттайды. Екінші k
′′
 коэффициент адсорбтив-
адсорбтив  арасын-дағы  әрекеттесуді  көрсетеді, 
қалған  коэффициенттер  мағыналары  әзірше 
белгісіз. 
Бұл  теңдеуге  сәйкес  изотермалар  пішіні 
бойынша  Я  де  Бурдың  алғашқы  қисықтарына 
ұқсас  және  эксперименттік  изотермаларымен 
үйлеседі. 
 
Әдебиеттер: [1-10]; [11-13]; [31-33]. 
 
 
 
 
 
 
 
1-сурет. КК 
аумағында ln(P
s
/P)-тің 
адсорбцияланған зат 
мөлшеріне тәуелділігі