Под термином «адсорбция» понимают явление фиксации одного вещества на другом без какой-либо химической реакции. Она характеризуется законом определенных соотношений. Префикс «ад»,означает поверхностный эффект. Термин «абсорбция» означает, скорее, механическое действие, притяжение всего комплекса твердой фазы по отношению к поглощаемому веществу, которое в нем растворяется, т. е. проникновение одной фазы в другую. Часто бывает трудно различить эти два явления. Отмечают также, что адсорбция заключается в том, что растворенное вещество имеет большую концентрацию на поверхности, разделяющей две фазы, чем внутри этих двух фаз (Михаэлис).
Поскольку адсорбция одного вещества другим связана с накоплением первого на поверхности второго, ее значение тем больше, чем более пористо адсорбирующее тело и, следовательно, чем больше его поверхность. Так, порошкообразные тела, поверхность которых пропорциональна их массе, являются очень энергичными адсорбентами.
Во всех случаях, когда раствор находится в контакте с какой-либо поверхностью, происходит адсорбция некоторых растворенных веществ на этой поверхности.
В энологии явления адсорбции играют очень важную роль: 1) коллоиды в растворе или в состоянии геля могут действовать в качестве адсорбентов, поскольку общая поверхность их частиц относительно велика. Так, коллоидные осадки, образовавшиеся в вине, обычно содержат различные вещества, находившиеся в самом вине. Следовательно, если в осадке, образовавшемся в вине, находят какой-нибудь элемент, например железо или кальций, то вовсе не обязательно, что этот элемент и является причиной осаждения. Он может быть захвачен дополнительно, не выступая в качестве осаждающегося электролита.
Такая путаница могла привести к обозначению железного касса вина термином «железо-кальциевый касс», тогда как кальций отнюдь не играет здесь роли, в какой-либо степени сравнимой с ролью железа; 2) коллоиды могут действовать как адсорбируемые вещества; животный уголь удаляет из растворов большинство содержащихся в них коллоидов, вино отдает свой танин, красящие вещества, белки. Каолин или бентонит адсорбируют протеины.
Адсорбция обусловлена силами сцепления или вторичной валентности, или сложными связями Ван-дер-Ваальса, которые необязательно включают элекрические заряды обратного знака адсорбента или адсорбируемого вещества. Адсорбция связана с поверхностным явлением — большей концентрацией на поверхности, разделяющей две фазы. Адсорбция может относиться к целым, не диссоциированным молекулам, следовательно, без электрического заряда. Так, шерсть фиксирует пикриновую кислоту, животный уголь, бентонит, имеющий отрицательный заряд, белки вина, заряженные положительно, но также и коллоидный краситель с отрицательным знаком; глина, фиксирует катионы, а также анионы.
Адсорбция имеет свои пределы, и в равновесном состоянии содержание С адсорбируемого вещества в адсорбенте связано с содержанием с в растворе отношением (рис. 11.11). Оно выражает, что С/с, первоначально высокое и намного больше единицы, с увеличением с быстро уменьшается. Адсорбция пропорционально намного сильнее при низких значениях с, т.е. при наличии лишь следов растворенных веществ существует эффект концентрации, который может быть значительным. Так, в растворе пикриновой кислоты, очень сильно разбавленном и совершенно бесцветном, несколько граммов шелка окрашиваются в желтый цвет, шелк концентрирует пикриновую кислоту из раствора, в котором она содержится только в виде следов. Другим примером является удаление с помощью угля розоватого оттенка у белых вин, хранившихся в бочках из-под красного вина.
Рис. 11.11. Зависимость концентрации С в адсорбенте от концентрации с в растворе. Закон адсорбции.
Явления адсорбции вносят элемент сложности и многообразия в состав коллоида. Коллоидная частица или вещество, извлеченное в состоянии геля, не являются чистыми веществами, имеющими определенную формулу. Кроме того, эффект концентрации на поверхностях как результат адсорбции делает возможными химические реакции, которые не возникают в разбавленных растворах.
Следующий пример изменения состава коллоидов представляет особый интерес для энологии. Осадок, полученный от действия танина на желатину, отнюдь не является «таннатом желатины» определенного состава, а адсорбционным соединением, тем более богатым танином, чем больше содержание этого вещества в растворе. Например, при pH 4 добавление 25 мг/л желатины выделяет 5 мг танина, если концентрация этого вещества составляет 0,1 г/л; 15 мг, если она равна 0,5 г/л, и 50 мг, если танина будет 3 г/л. В этом проявляется закон адсорбции. Фиксация происходит без каких-либо определенных соотношений и непропорциональна концентрации в растворе.
