Nabijonov sardorning neft va gaz kimyosi fanidan tayyorlagan

I. BOB. ADABIYOTLAR SHARXI
1.1 Adsorbsiya xaqida asosiy tushunchalar.
Har qanday geterogen jarayonlar, masalan qattiq jismning parchalanishi yoki qattiq ximiyaviy birikmaga aylanishi, qattiq jismning erishi, gazlar va suyuqliklarning bug‘lanishi, sublimatlanish va shunga o‘xshashlar, shu bilan birga geterogen katalizning hamda elektroximiyaviy jarayonlarning eng muxim xodisalari sirt-yuza chegaralarida, ya’ni qattiq jism-gaz, qattiq jism-suyuqlik, qattiq jism-qattiq jism, suyuqlik-gaz, suyuqlik-suyuqlik chegaralarida sodir bo‘ladi.
Ma’lumki, har qanday jism uning agregat holatidan qat’iy nazar boshqa bir faza bilan doimiy ravishda ta’sirlanib turadi. Ana shu ta’sirlashuvlar jismlarning tegib turgan fazalarida sodir bo‘ladi. Jismning boshqa faza bilan tegib turgan joyidagi molekulalari va uning ichki molekulalarining holatlari bir -biridan farq qiladi. Bu farqiyat moddalar sirtida yuz beradigan asosiy hodisalarning yuzaga kelishiga olib keladi. Masalan har qanday suyuqlik sirt taranglik kuchiga ega. Suyuqliklarda sirt taranglik kuchining kelib chiqishiga sabab shuki, suyuqlikning sirt qavatidagi molekulalari uning ichki qavatidagi va sirt tomonlaridagi molekulalar tortib turishi natijasida suyuqlikning sirt qavati uning ichki qavatlariga qaraganda ortiqcha erkin ennrgiyaga ega bo‘ladi. Sirt qavatidagi ortiqcha erkin energiya miqdorini quyidagicha formula bilan ifodalash mumkin:
А=G x S
Bu yerda: G – suyuqlikning sirt tarangligi, ya’ni 1m 2 kattalashtirish uchun sarf qilinadigan ish miqdoriga teng erkin energiya;
S –suyuqlik sirti.
Yuqoridagi formuladan ko‘rinib turibdiki, fazalar chegarasidagi sirt qanchalik katta bo‘lsa, shu fazalar chegarasida erkin energiya zapasi shunchalik katta bo‘ladi. Demak barcha dispers sistemalarda, ayniqsa kolloid eritmalarda dispers faza zarrachalari sirtida erkin energiya zapasi katta bo‘lishi kerak. Haqiqatdan ham kolloid sistemani tashkil etuvchi moddalarning maydalanganlik darajasi zarrachalarning solishtirma sirt kattaligi bilan o‘lchanadi. Solishtirma sirt deganda zarrachalarning umumiy sirt kattaligining modda hajmiga bo‘lgan nisbati tushuniladi:

Agar zarrachaning qirrasi 1 m bo‘lgan kub deb tasavvur qilinsa uning solishtirma sirti:

Мисол учун, модда майдаланганда қирраси 1х10³ см бўлган кубчалар ҳосил бўлса, у ҳолда солиштирма сирт қуйидаги қийматга эга бўлади:

Sharcha shaklidagi zarrachalarning solishtirma sirti:



Bu yerda: r-sharsimon zarracha radiusi.
Moddalar qanchalik yaxshi maydalansa zarrachalar soni shunchalik ko‘p bo‘ladi. Shuning uchun solishtirma va umumiy sirtlar ham shuncha katta bo‘ladi. Shuningdek, sistemaning sirt energiyasi ham yuqori bo‘ladi. Sirt energiya o‘z tabiati jihatidan potensial energiya bo‘lgani uchun termodinamikaning ikkinchi qonuniga muvofiq har qanday jism o‘zining sirt energiyasini mumkin qadar kattalashtirishga intiladi; jism sirtida erkin energiyani kamaytiradigan jarayonlar sodir bo‘ladi. Faraz qilamizki, qattiq jismning yuzasidagi gaz bilan bo‘ladigan jarayonni ko‘rib chiqaylik. Qattiq jism ichidagi zarrachalar ( atomlar, ionlar yoki molekulalar) uning panjarasini hosil qilib, kristall tuzilish bilan to‘g‘ri navbatlashgan holatda bo‘ladi va ularning o‘zaro tasirlashuvlari teng qiymatlidir. Qattiq jism sirtidagi zarrachalarning holati birmuncha boshqacharoq, ularning o‘zaro tasirlashuvlari ham teng qiymatli emas. shuning uchun, qattiq jism yuzasi qo‘shni bo‘lgan gaz fazadan molekulalarni o‘ziga qarata tortadi. Natijada bu moddaning konsentratsiyasi qattiq jism sirtida gaz hajmidagiga nisbatan ortadi.
Sirt energiyasining kamayishiga olib boruvchi jarayonlardan biri suyuqlik yoki qattiq jism sirtida boshqa moddalarning yig‘ilish hodisasidar. Suyuqlik yoki qattiq jism sirtida boshqa moddalarning molekulalari, atomlari yoki ionlarining yig‘ilishi adsorbsiya deyiladi[3].
O‘z sirtiga yoki g‘ovaklariga boshqa modda zarrachalarini yutgan modda adsorbent deb, adsorbent g‘ovaklaridan tashqari turgan yutiluvchi modda adsorbtiv deb ataladi. Adsorbtavning adsorbati deb yuritiladi.
Yutilgan modda zarrachalari hamma vaqt modda sirtida qolavermaydi, ba’zan yutuvchi jismning ichki tomoniga ham diffuziyalanishi mumkin. Umuman, qattiq jismga tashqi sirtiga yutilsa, bu hodisa adsorbsiya ( yoki o‘zaro ximiyaviy tasir ruy bermasa, fizikaviy adsorbsiya) deb, uning ichki qismiga yutilganda esa adsorbsiya deb ataladi. Agar modda geterogen sistemada ( masalan, gaz bilan adsorbent orasida) bo‘ladigan ximiyaviy reaksiya tufayli yutilsa, bu hodisa xemosorbsiya ( yoki aktivlangan adsorbsiya) deyiladi. Xemosorbsiya reaksiya tezligiga va adsorbtivning reaksiya mahsulotlari qavati orqali diffuziyalanishiga bog‘liq bo‘lgani uchun xemosorbsiya tezligi katta chegarada bo‘lishi mumkin. Xemosorbsiya vaqtida, faza vujudga keladi va bu qattiq jismning barcha hajmiga tarqaladi. Adsorbsiya samarasi musbat va manfiy bo‘lishi mumkin. Agar adsorbent sirtida yutilayotgan modda konsentratsiyasi ortsa u musbat. Aksincha kamaysa manfiy adsorbsiya deb yuritiladi.
Adsorbillangan gaz qattiq jism sirtida bir yoki bir nechta qatlam molekulalaridan iborat bo‘lishi mumkin. Shunga qarab adsorbillanish monomolekular yoki polimolekulyar adsorbillanish deb ataladi. Gaz yoki bug‘ fizikaviy adsorbilanganda quyidagi to‘rt belgi kuzatiladi:
-adsorbsiya deyarli katta tezlik bilan boradi;
-adsorbsiya qaytar tarzda boradi;
-temperatura oshganda adsorbillanish kamayadi;
-adsorbsiyaning issiqlik issiqlik effekti qiymati jihatidan suyuqlanish yoki bug‘lanish issiqliklariga yaqin bo‘ladi.
Adsorbillangan molekula adsorbsion qavatda qancha vaqt davomida istiqomat qilishi adsorbsiya vaqti deb yuritiladi. Bu kattalik adsorbillangan molekulaning adsorbent sirtida qancha vaqt turishini ko‘rsatadi.
Agar molekula bilan sirt orasida hech qanday tortilish kuchlari mavjud bo‘lmasa, bu vaqt kattaligi molekulaning tebranish davri, ya’ni10-12 -10-13 sekund chamasida bo‘ladi. Agar molekula bilan sirt orasida tortishish kuchlari mavjud bo‘lsa, molekulaning sirtda tutib turgan kuchini sig‘ish uchun zarur energiya olgandagina molekula sirtidan ajralib chiqadi.
S.Y.Frenkel 1924 yilda adsorbsiya vaqti bilan temperatura orasidagi bog‘lanish uchun tenglama taklif qildi va adsorbsiya vaqti Frenkel tenglamasiga.

Bu yerda : Q – molekula bilan sirt orasidagi o‘zaro ta’sir energiyasi (adsorbsiyaning molyar issiqligi).
t₀ =10^-13 - 10^-12 sekund molekula bilan sirt orasida hech qanday tortishish kuchlar bo‘lmagan sharoitdagi adsorbsiya vaqti.
Tadqiqotlardan ma’lum bo‘lishicha, erigan moddalarning qattiq jism sirtidagi adsorbsiyaga nisbatan ancha murakkab kechar ekan. Qattiq jism-suyuqlik chegarasida ikki xil adsorbsiya kuzatiladi, molekulyar yoki elektrolitlar adsorbsiyasi va ionlar adsorbsiyasi. Moddalarning adsorbsiyalanishi avvalo ularning tabiati va molekulyar tuzilishlari hamda adsorbentning tabiati, tuzilishi ( solishtirma sirti, g‘ovaklar razmeri va h.k) bilan bog‘liq. Jumladan, uglevodorodlarning adsorbillanishi ularning molekulyar massalari ortishi bilan o‘sib boradi, shu bilan birga ularning tuzilishi va molekulalarining o‘lchamlari adsorbsiyalanish jarayoniga katta tasir qiladi. Huddi shuningdek, parafinlar va naftenli aromatik uglevodorodlarning adsorbillanishi molekulada aromatik xalqaning soni ortib borishi bilan o‘sib boradi. Oltingugurtli birikmalar yaxshi adsorbillanadi, ularning adsorbillanish effekti aromatik birikmalarnikiga yaqin bo‘ladi. Kislorodli, smolaga o‘xshash va ayniqsa, azotli organik birikmalar o‘zlarining yuqori sorbsiyalanishi bilan boshqalardan ajralib turadi. Shuning uchun ularning uglevodorodlar aralashmasidan ajratish birmuncha oson kechadi. To‘yinmagan uglevodorodlarning quyi vakillari (etilen, propilen) ularga to‘g‘ri keladigan to‘yinmagan uglevodorodlarga qaraganda ancha yaxshi adsorbillanadi. Yuqori molekulyar tuzilishiga ega bo‘lgan to‘yinmagan uglevodorodlarni adsorbsiya yo‘li bilan ajratishda ular adsorbent bilan katalitik ta’sirlashuv jarayonlariga kirishishi natijasida ximiyaviy o‘zgarishlarga uchrashi mumkin[4].
Adsorbsiya xodisasi XYIII asrning ikkinchi yarmida ochilgan edi. Shile 1773 yili Shvetsiyada, 1777 yil Fontan Fransiyada gazlarning ko‘mirga yutilishi kuzatilgan edi. So‘ngra 1785 yili T.YE.Lovits Rossiyada eritmaning ko‘mirga yutilishini kuzatdi. Akademik N.D.Zelinskiy aktivlangan ko‘mirning adsorbillash xossasiga asoslangan, birinchi jahon urushi davrida protivogaz ixtiro qiladi. Shu bilan birga adsorbentlarning va ularning tuzilishi, tarkibi, xossalari va adsorbsion effiktivligini aniqlashda respublikamiz olimlari ham juda katta ishlarni amalga oshirmoqdalar, jumladan, Z.A.Oripov, S.Z.Mo‘minov, N.F.Abdullayev, A.M.Mirsalimov, R.Z.Zokirov, N.D.Jabborov, A.A.Abdullayev, N.X.Alimuxammedov, D.A.Toshev, K.S.Ahmedov va boshqalar shular jumlasidandir.