Проблема сорбции газов и паров поверхностью твердого тела имеет важнейшее значение для вакуумной техники, с одной стороны, из-за необходимости удаления газов и паров, находящихся на поверхности стенок вакуумных аппаратов, с другой стороны, вследствие применения этого явления для откачки газов. Термин сорбция объединяет понятие адсорбция — поглощение газа или пара поверхностью тела с образованием пленки толщиной порядка нескольких молекул — и абсорбция или окклюзия — проникновение газа в глубь твердого тела.

Во многих случаях эти два процесса существуют совместно. Способность твердых веществ к поглощению газов и паров различна для разных веществ. Наибольшая способность к поглощению проявляется у пористых тел, так как они имеют большую удельную поверхность. Под удельной поверхностью понимают величину поверхности единицы массы адсорбента. При повышении температуры тела абсорбция возрастает, а адсорбция на поверхности этого тела понижается. Согласно теории Ленгмюра явление адсорбции поверхностью тел а вызывается тем,что атомы адсорбента на поверхности являются химически ненасыщенными,вследствие чего они окружены интенсивным силовым полем. Молекулы газа, ударяясь о поверхность, конденсируются на ней, удерживаясь полем поверхностных атомов. Эти молекулы могут в последующем испаряться с поверхности.

Время между конденсацией и испарением зависит от величины поверхностных сил и непосредственно определяет адсорбцию. В случае собственно адсорбции толщина слоя не превышает диаметра одной молекулы,ибо как только поверхность покрывается мономолекулярным слоем, поверхностные силы химически насыщаются. Данные о числе молекул газа на 1 см2 поверхности, на которой образовался мономолекулярный слой, и объеме,занимаемом этим количеством молекул при 20° С и 760 мм рт. ст., приведены в табл. 67 [46]. Эти данные получены расчетным путем при условии, что поверхность адсорбента абсолютно гладкая.

Сорбция газа всегда сопровождается выделением, а десорбция — поглощением тепла. На пористых неметаллических адсорбентах дифференциалные теплоты адсорбции весьма близки или несколько больше теплот конденсации адсорбируемого вещества. Это силы, действующие между атомами поверхности и молекулами адсорбируемого вещества, имеют ту же природу, это и силы Ван-дер-Ваальса, вызывающие конденсацию паров. При сорбции металлами величины теплоты сорбции имеют тот же порядок, что и теплоты химических реакций.

Таблица 67

 Отсюда происходит название «хемосорбция» для этого типа сорбции. Как правило, теплоты сорбции одного и того же газа на различных адсорбентах близки одна к другой. Теплоты сорбции различных газов обычно возрастают с увеличением температур кипения газов.

 В табл. 68 приведены данные по теплотам адсорбции и конденсации газов. В общем случае, по-видимому, можно утверждать, что при ван-дер-ваальсовой адсорбции скорость адсорбции молекул газа определяется той скоростью, с которой они могут достичь поверхности. Медленные процессы являются следствием хемосорбции, химической реакции, растворения или наличия препятствий, мешающих молекулам входить в соприкосновение с поверхностью адсорбента.