Основные экспериментальные зависимости адсорбции

Адсорбция на однородной твердой поверхности. Уравнение Лэнгмюра

Адсорбция – процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой, т.е. поглощение одного вещества поверхностью другого.

С термодинамической точки зрения адсорбция – самопроизвольный процесс выравнивания химических потенциалов компонента в объеме системы и поверхностном слое. Этот процесс происходит вследствие стремления к минимуму поверхностной энергии или энергии Гиббса системы.

Основные экспериментальные зависимости адсорбции

Т2 > Т1 А=fT(C), A=fT(p)

1. Изотерма адсорбции – зависимость адсорбции от равновесного давления или равновесной концентрации при Т=const. С повышением температуры увеличивается десорбция, следовательно, адсорбция уменьшается.

А=fС(Т), A=fр(Т)

2. Изобара (изопикта) адсорбции – зависимость адсорбции от температуры при постоянной концентрации или давлении адсорбата (С, р=const): 1 – изобара при физической адсорбции, 2 – при хемосорбции.

С=fА(Т), р=fА(Т)

3. Изостера адсорбции – зависимость концентрации или парциального давления от температуры при постоянной величине адсорбции А=const (расчетная зависимость, позволяющая определить теплоту адсорбции).

Наиболее распространенной зависимостью, получаемой экспериментально, является изотерма адсорбции, так как проще всего обеспечить постоянство температуры.

Количественные закономерности адсорбции делятся на две группы: закономерности, описывающие адсорбцию на однородных поверхностях, и закономерности для пористых адсорбентов. Это объясняется различием в энергетическом состоянии однородной и пористой поверхностей, и, соответственно, различием в количественном описании протекающих на них процессов адсорбции.

Примером непористых адсорбентов с однородной поверхностью могут служить графитированные термические сажи, листочки расщепленного графита или других кристаллов, имеющих слоистую структуру.

Моделью, описывающей адсорбцию на однородной твердой поверхности, может служить теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра.