Теория мономолекулярной адсорбции. Лэнгмюр - американский физико-химик, 1915г.)
В теории Лэнгмюра исходят из следующих положений:
1. Адсорбция является локализованной и обеспечивается силами, близкими к химическим, таковыми Лэнгмюр считал все силы, обеспечивающие когезионную прочность вещества.
2. Адсорбция протекает на активных центрах поверхности.
3. В результате адсорбции образуется мономолекулярный слой адсорбтива на поверхности.
4. Адсорбция сопровождается десорбцией, т.е. молекулы могут через время отрываться от поверхности. Их место занимают новые молекулы. Время пребывания молекул адсорбтива в адсорбированном состоянии зависит от температуры.
Процесс адсорбции представляется как образование адсорбционного комплекса между адсорбентом и адсорбтивом:
адсорбтив + адсорбент « адсорбционный
комплекс
Исходя из приведенных положений Лэнгмюр получил уравнение адсорбции, которое имеет вид:
(гиперболическая функция)
где 
- величина адсорбции;
- емкость адсорбционного монослоя, или число адсорбционных центров, приходящихся на единице площади поверхности или на единицу массы адсорбента.
Для сорбции газов и паров, уравнение Лэнгмюра имеет вид:
.
|
Типичный вид изотермы адсорбции Лэнгмюра показан на рис. 7.2.
 |
|||
 |
|||
Рис. 7.2. Изотерма адсорбции Лэнгмюра.
Уравнение Лэнгмюра преобразуется в уравнение прямой:
Такая зависимость позволяет графически определить оба постоянных параметра адсорбционной изотермы. На рис. 7.3 представлена типичная изотерма адсорбции в линейных координатах. Экстраполяция зависимости до оси ординат дает отрезок равный 
, а тангенс угла наклона прямой равен 
.
 |
|||
|
|||
Рис. 7.3. Изотерма адсорбции Лэнгмюра в прямолинейных координатах.
Изотерма адсорбции может иметь ступенчатый вид:
 |
Рис. 7.4. Изотерма ступенчатой адсорбции
Изотерма адсорбции Фрейндлиха (1880-1941гг., немецкий физико-химик).
Представления Лэнгмюра идеализируют и упрощают действительную картину адсорбции. В действительности поверхность большинства адсорбентов неоднородна и адсорбция не ограничивается образованием мономолекулярного слоя, вследствие чего уравнение адсорбции усложняется.
Фрейндлих предположил, что адсорбция зависит от давления и концентрации и предложил эмпирическое уравнение, которое имеет вид степенной функции:
или 
,
где 
- масса адсорбированного вещества, п
иходящаяся на 1 г адсорбирующего материала, г.;
- давление;
- концентрация;
и 
- константы, которые не имеют физического смысла и играют роль подгоночных коэффициентов. Для большинства случаев 
.
В логарифмической форме уравнение имеет вид:
,
т.е. сорбция выражается линейной зависимостью. Наклон прямой прямо пропорционален , на оси ординат отсекается отрезок, равный 
.
Позже Зельдович теоретически вывел уравнение, эмпирически предложенное Фрейндлихом.
Рис. 7.5. Изотермы адсорбции Фрейндлиха.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему