ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТОВ С МИНЕРАЛАМИ

Процесс закрепления реагентов на поверхности минералов называется адсорбцией.

В основе классификации процессов адсорбции лежат 2 признака:

1. Сила взаимодействия между адсорбционным веществом и минералом;

2. Форма закрепления адсорбционного вещества на минерале

В зависимости от сил взаимодействия различают химическую и физическую адсорбции.

При физической между адсорбционным веществом и минералом действуют межмолекулярные силы связи, а при химической – валентные или химические.

Энергия химического взаимодействия значительно больше, чем межмолекулярного, поэтому при химической адсорбции адсорбционное вещество более прочно удерживается минералом, чем при физической. При физической адсорбционное вещество не входит в кристаллическую решетку минерала, а при хемосорбции между минералом и реагентом возникает прочная химическая связь, благодаря которой образуется новое поверхностное химическое соединение.

Атомы или ионы минерала, образовавшие с адсорбционными атомами или ионами новое химическое соединение, одновременно сохраняют прочную связь с атомами кристалл.решетки адсорбента.

Условием для образования химических соединений является недостаточность энергии возникающей химической связи для отрыва поверхностных атомов минерала от кристаллической решетки. Т.к. хемосорбция происходит под действием валентных сил, источники которой являются отдельные атомы, ионы или молекулы, то в результате насыщения этих сил атомами, ионами или молекулами адсорбционного вещества образуется мономолекулярный адсорбционный слой. Хемосорбция требует большой энергии активации, скорость ее при низких температурах мала и состояние равновесия не достигается. С повышением температуры химическая адсорбция возрастает, а физическая – уменьшается. Закрепление реагентов на минерале при хемосорбции неравномерное. В первую очередь реагент закрепляется на наиболее активных участках, где больше ненасыщенных сильных связей.

Физическая адсорбция характеризуется малой энергией активации, скорость процесса при понижении температуры изменяется незначительно. Характерна обратимость процесса. Т.к. прочность связи адсорбционного вещества с адсорбентом невелика, то разбавление раствора вызывает десорбцию реагента (удаление его с поверхности). При этом вследствие обратимости процесса соотношение между равновесной концентрацией в растворе и плотностью адсорбционного слоя для адсорбции и десорбции одно и тоже. При хемосорбции плотность адсорбционного слоя снижается незначительно.

В зависимости от того, в каком виде закрепляется адсорбирующий реагент на минерале, различают молекулярную и ионную адсорбции.

Молекулярная адсорбция является физической; а ионная – химической.

При адсорбции из раствора молекулы ПАВ и растворителя являются конкурентами. На величину адсорбции влияют свойства минералов и реагента и свойства растворителя.

Правило Гурвича: чем хуже адсорбируются молекулы среды, тем выше адсорбция растворимого вещества. Чем больше тепла выделяется при смачивании минерала растворителем, тем интенсивнее адсорбция на минерале.

Правило Ребиндера: вещество может адсорбироваться на поверхности раздела фаз, если оно будет уравнивать разность поверхностей этих фаз. Чем больше разность поверхностей между растворимым веществом и растворителем, тем лучше оно будет адсорбироваться. При адсорбции гетерополярные молекулы ориентируются на границе раздела фаз. При этом полярной частью они обращены к более полярной фазе, а неполярные – к менее.

Взаимодействие реагентов и минералов может протекать как гетерополярная химическая реакция, в результате которой реагент с минералом образует новую фазу в виде объемной пленки. Пленки легко отделимы от минералов и при механическом воздействии могут отслаиваться. Образование пленок на минерале возможно не только в результате химической реакции реагента с самим минералом, но и путем налипания тонкодисперсных осадков.