Теория молекулярной адсорбции, уравнение Ленгмюра, анализ, применение

Существует несколько теорий физической адсорбции. Одной из важнейших является теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра (1915). Она основана на следующих основных допущениях:

1) На поверхности твёрдого адсорбента существуют относительно равномерно распределенные активные центры. Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а лишь на активных центрах (углубления, выступы, дефекты поверхности).

2) Адсорбционные силы облают малым радиусом, поэтому каждый активный центр адсорбирует лишь одну молекулу адсорбтива, и на адсорбенте образуется мономолекулярный слой адсорбтива.

3) Первый слой адсорбированных молекул полностью экранирует поверхность адсорбента;

4) В системе твёрдое–газ существует динамическое равновесие адсорбция↔десорбция. Адсорбированные молекулы газа не сидят прочно на поверхности твердого адсорбента, они непрерывно обмениваются с молекулами в газовой фазе.

5) Взаимодействие между адсорбированными молекулами вещества отсутствует.

На основе этих допущений было предложено уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Ленгмюра:

(19.2)

Если р мало или р → 0 Г = Г_∞ ∙ ар (участок 1 изотермы).

Если р велико Г = Г_∞ (прямолинейный участок изотермы, параллельный оси абсцисс).

Рис. 19.1 Изотерма адсорбции Ленгмюра

Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Ленгмюра может быть представлена так:

Г = ; (19.3)

где К₂ = Г_¥ (Г_max) – предельная или максимальная адсорбция.

Преобразование последнего уравнения позволяет определить константы К₁ и К₂ и оценить их физический смысл.

; или . (19.4)

Уравнение изотермы адсорбции, полученное Ленгмюром для газов, оказалось более общим и справедливым для адсорбции на границе раствор – твёрдое тело, жидкость (1) – жидкость (2).

Дата добавления: 2014-01-07