Изотерма адсорбции Лангмюра

Фундаментальным вкладом в учение об адсорбции явилось теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Основные положения:

1) адсорбция локализована (молекулы не перемешиваются по поверхности) на отдельных адсобционных центрах, каждый из которых взаимодействует только с одной молекулой адсорбата – образуется мономолекулярный слой;

2) адсорбционные центры энергетически эквивалентны – поверхность адсорбента эквипотенциальна;

3) адсорбционные молекулы не взаимодействуют друг с другом.

Теория Лангмюра позволяет учесть наиболее сильные отклонения от закона Генри, связанные с ограниченностью адсорбционного объема или поверхности адсорбента. Ограниченность этого параметра приводит к адсорбционному насыщению поверхности адсорбента по мере увеличения концентрации распределяемого вещества. Примем, что при адсорбции происходит квазихимическая реакция между распределяемым компонентом и адсорбционными центрами поверхности:

, (5.7)

где – адсорбционные центры поверхности; В – распределяемое вещество; – образующийся комплекс на поверхности.

По мере увеличения концентрации вещества В реакция сдвигается в сторону образования комплекса и свободных адсорбционных центров становится меньше. Константа адсорбционного равновесия

. (5.8)

В этом соотношении

и

, (5.9)

где А – величина адсорбции; – емкость адсорбционного монослоя; –число оставшихся свободными адсорбционных центров, приходящихся на единицу площади поверхности или на единицу массы адсорбента.

Подставляя уравнение (5.8) в уравнение (5.9), получаем:

или

.

Окончательно имеем

. (5.10)

Выражение (5.10) называется уравнением изотермы Лангмюра. Для газов и паров концентрации можно заменять парциальными давлениями.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: