1tom - 0157.htm
24
I
о
и
30
время жизни на много порядков больше характерного времени сильного взаимодействия. К «стабильным* (в этом смысле) А., кроме нуклонов, относятся гипе-роны Л, 2, 2, Q, барион Лс, мезоны я, К, т|, очарованные мезоны D, F и др.
А. представляют собой составные системы. Большинство известных барионов состоит из тр╦х кварков, а мезоны ≈ из кварка и антикварка (хотя возможны состояния, имеющие в сво╦м составе дополнит, пары кварк-антикварк, напр. мезоны из 2 кварков и 2 антикварков). Значения странности, очарования и др. подобных квантовых чисел А, определяются числом входящих в их состав странных (*), очарованных (с), красивых (6} и др. возможных типов (ароматов) кварков и соответствующих антикварков.
Лит, См. при ст. Сильное взаимодействие. Элементарные частицы. С. С, Герштейн.
АДСОРБЦИЯ (от лат. ad ≈ на, при и sorbeo ≈ поглощаю) ≈ преимущественное ков центрирование молекул газа или раствор╦нного в жидкости вещества (а д-с о р б а т а} на поверхности жидкости или тв╦рдого тела (адсорбента), а также раствор╦нного в жидкости вещества на границе е╦ раздела с газовой фазой. Частный случай сорбции. Один из важнейших типов поверхностных явлений.
Явление А. связано с тем, что силы меж молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз не скомпенсированы, и, следовательно, пограничный слой обладает избытком энергии ≈ свободной поверхностной энергией. В результате притяжения поверхностью раздела фаз находящихся вблизи не╦ молекул адсорбата свободная поверхностная энергия уменьшается, т. е. процессы А. энергетически выгодны.
В зависимости от характера взаимодействия молекул адсорбата и адсорбента различают физическую А. и хемосорбцию. Физ. А, обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия и не сопровождается существ, изменением электронной структуры молекул адсорбата. Физ. А. может быть как мо-ЕОСЛОЙНОЙ (с образованием мономолекулярного слоя}) так и полимолекулярной (многослойной). При А. электролитов из их растворов обычно возникает двойной электрический слой. Если жидкий адсорбат смачивает пористый адсорбент, то в порах последнего может происходить капиллярная конденсация. При физ. .А. адсорбир, молекулы обычно обладают поверхностной подвижностью.
При хемосорбции между атомами (молекулами) адсорбента и адсорбата образуется хим. связь, т.о. хемосорбцию можно рассматривать как хим. реакцию, область протекания к-рой ограничена поверхностным слоем. В нек-рых случаях на одной поверхности могут протекать оба типа А. одновременно. В случае не слишком пористых адсорбентов физ. А. имеет место, как правило, при темп-pax ниже критич. темп-ры конденсации адсорбата, хемосорбция же чаще всего протекает при гораздо более высоких темп-рах. Однако в нек-рых системах физ. А. может протекать при темп-pax, значительно превышающих критич. темп-ру конденсации адсорбата. Как и любые хим. реакции, процессы хемосорбции носят специфичный характер {т. е, адсорбент хемосорбирует не любые молекулы, а лишь те, к-рые вступают в реакцию с атомами поверхности); в нек-рых случаях специфичность может проявляться и при физ. А.
Физ. характеристики А. Количеств, характеристикой А. является величина Г, представляющая собой избыток адсорбата, приходящийся на единицу площади поверхностного слоя, по сравнению с кол-вом адсорбата в единицу объ╦ма фазы адсорбента. Отношение б^Г/Гсо наз. степенью (или долей) покрытия поверхности (Г,» ≈ предельно возможная величина монослой-ной А. для данной системы).
Процессы А, почти всегда сопровождаются выделением теплоты, наз. теплотой А., к-рая возра-
стает с увеличением прочности связи адсорбат ≈ адсорбент и составляет обычно 8≈25 кДж/моль (иногда до 80 кДж/моль) для физ. А. и, как правило, превышает 80 кДэк/моль при хемосорбции. Если хемосорбция сопровождается диссоциацией адсорбир. молекул, может наблюдаться поглощение тепла. По мере заполнения поверхности теплота А. обычно уменьшается в результате неоднородного распределения свободной энергии на поверхности или латерального взаимодействия молекул в адсорбир. слое. Для адсорбентов, обладающих неск. типами адсорбирующих центров (см. ниже), теплота А. может быть различной для разных типов центров, и распределение свободной энергии на поверхности является дискретно-неоднородным. При переходе к полимолекулярной А. теплота А. понижается до величины, близкой к теплоте конденсации адсорбата. Если теплота А. сравнима с поверхностной энергией адсорбента, то в процессе А, может существенно меняться кристаллич. структура поверхности ^тв╦рдого тела, прич╦м при физ. А. перестройке подвергаются в осн. поверхности молекулярных кристаллов, а в случае хемосорбции изменение поверхностной структуры наблюдается даже для металлов и ионных кристаллов.
Обратный А. процесс, при к-ром адсорбир. частицы покидают поверхность адсорбента, наз. десорбцией. Десорбция происходит в результате колебат. движения адсорбир. молекул вдоль направления действия силы притяжения между адсорбатом и адсорбентом. Период таких колебаний т0 обычно составляет 10~13 с. Скорость А. и скорость десорбции могут быть рассчитаны методами статистич. термодинамики. Скорость медленных процессов хемосорбции в большинстве случаев описывается ур-нием
dg/d/^яехр (≈ aq),
где q ≈ кол-во адсорбир. вещества, ana ≈ константы, зависящие от темп-ры. При равенстве скоростей А. и десорбции устанавливается адсорбц. равновесие. Ср, продолжительность времени, к-рое частица находится в адсорбир. состоянии в равновесных условиях (время А,), т≈т0ехр (Q/RT), где Q ≈ теплота A., R ≈ универсальная газовая постоянная, Т ≈ абс. темп-ра. Принято считать, что А. имеет место в том случае, когда т достигает величины неск. периодов колебаний адсорбир, молекулы ≈ время, за к-рое между ней и поверхностью успевает установиться энергетич. равновесие. Обычно время физ. А. составляет 10~1г≈10~в с, а время хемосорбции ≈ св. 10а с. Время А. служит критерием обратимости процесса А. Теории А. Единая теория, к-рая описывала бы любые процессы А., пока не создана; существующие частные теоретич. разработки основываются на разл. моделях. Модель локализованной (или центровой) А. предполагает наличие на поверхности адсорбента т. п. центров А., представляющих собой либо строго определ. участки поверхности, на к-рых образуется сильная адсорбд. связь, либо распредел╦нные по поверхности двумерные ячейки со слабым адсорбц. полем (полем сил межмолекулярного взаимодействия). В последнем случае предполагается наличие плотной упаковки молекул адсорбата на поверхности в пределах рассматриваемой ячейки. В основе модели двумерной фазы лежит положение о том, что адсорбир. монослой представляет собой неидеальный двумерный газ, однако полимолекулярное покрытие поверхности адсорбента в данной модели не рассматривается. И, наконец, п о-тенциальная модель А. базируется на представлении о потенц. поле поверхности тв╦рдого тела, в к-ром адсорбир. газ сжат вблизи поверхности и разрежен в наружных слоях. Эти различные в своей основе модели могут приводить к математически идентичным выражениям, хорошо согласующимся с экс-перим. данными. Полуэмпирич. теории, основанные
")
}
