ラングミュア吸着等温線は、吸着剤と吸着系の間の平衡を指します。この方法では、吸着吸着は常に 1 つの分子層に制限されます。それは、統一の相対圧力に達するか、それ以前に起こります。この方程式は、カバレッジが適度に低い複数のシステムで使用されます。最も重要なことは、バイナリ吸収システムの動作を説明するために使用されることです。ラングミュア吸着等温線によると、隣接する吸着分子間で横方向の相互作用が起こらないと仮定すると、表面は均質です。 1 つの分子が 1 つの表面サイトを占有している場合でも、これは変わりません。
ラングミュア吸着等温線の仮定
ラングミュア吸着等温線は、ガスの運動エネルギーと次の仮定を使用して導き出されました:
<オール>方程式の導出
ラングミュア吸着等温線は、表面被覆率が最大で吸着密度が低い場合の線形吸着を予測します。溶質金属濃度が高い場合に発生します。
この等温線は、その過程で次の形を取ります:
KaCe (1 – θ) =Kd θ
ここで、
Ka は、吸着に必要なそれぞれの速度定数を指します。
Kd は、脱着に必要なそれぞれの速度定数を指します。
Θ は、吸着された分子によって覆われた表面の割合を表します。
ラングミュア吸着等温線の計算
ラングミュア吸着等温線は次のように計算されます:
C へ /Q え =C へ /Q 私 + 1/(Q 私 *K L )
ここで、
Ceは、前記吸着物の平衡濃度を指し、
Qe は、平衡状態で吸着される吸着容量を指します。
Qm は最大吸着容量を指し、
KL はラングミュア吸着定数を指します。
ラングミュア定数
ラングミュア定数は、一般に K と呼ばれます。これは、表面と吸着質の間の相互作用のレベルを示します。この定数の値が大きい場合、吸着剤と吸着質の間に強い相互作用があることを示します。一方、K の値が小さいほど、表面と吸着質の間の相互作用が弱いことを示します。
均衡の位置
均衡の位置は、以下に示す要因によって異なります:
<オール>均衡考察の導出
ラングミュア等温線は、吸着プロセスを他の平衡プロセスとして扱うことによって導き出されます。ただし、この場合の例外的な事実は、気相分子と、空の表面サイトも含む表面に吸着された種との間で平衡が発生することです。
この平衡は常に動的な段階にあります。これは、平衡が、分子の脱着速度が分子の吸着速度と釣り合っている状態を表すことを意味します。ラングミュア吸着等温線のモデルによると、脱着と吸着はどちらも容易に可逆的なプロセスです。
さらに、このモデルは周囲への圧力の影響を説明する役割も果たします。そのため、吸着剤は理想的な固体表面であると見なされます。それは、吸着物を一緒に保持できる個別のサイトで構成されています。この結合は、気体分子と通常は空である収着部位との間で発生する完全な化学反応として扱われます。
ここで留意すべき最も重要なことは、ラングミュア吸着等温線は単層吸着にのみ適用されるということです。さらに、このプロセスは、すでに吸着された種間の相互作用がゼロの場合、均質な表面で行われます。このプロセスは、以前は化学吸着プロセスのみを説明するのに適していましたが、現在では多くのシステムで使用されており、そのほとんどはカバー範囲が中程度です。
ラングミュア吸着等温線の限界
- 吸着ガスは気相で理想的に振る舞う必要があります。さらに、この条件は低圧下でのみ満たすことができます。
- ラングミュア吸着等温線は、吸着が単層であると仮定しています。ただし、この形成は低圧下でのみ可能です。この仮定は、高圧下では完全に崩壊します。これは、ガス分子が互いに引き合うためです。
- この式で保持されている仮定は、固体表面に存在するすべてのサイトの形状とサイズが等しいということです。また、吸着される分子に対して同等の親和性があると想定されます。つまり、固体の表面は均質であると見なされます。ただし、異質です。
- この方程式も、分子が互いに相互作用しないことを前提としています。ただし、すべての分子には少なくとも弱い引力が存在するため、そうではありません。
- さらに、吸着分子が局在化されている必要があると仮定しています。ただし、ガスの吸着液化によりランダム性が低下するため、そうではありません。ただし、残る価値はゼロではありません。
結論
ラングミュア吸着等温線は、単純な仮定に基づいています。この理論は、微粒子の表面全体に反応性基が均一に分布していることを示しています。さらに、これらのグループ間で横方向の相互作用は発生しません。そのため、半経験的なパラメータしか取得できません。
このモデルは、別の重要な仮定を使用して吸着のプロセスを説明します。つまり、吸着物は等温条件下では常に理想気体のように振る舞うということです。ラングミュア吸着等温線に関する重要な事実は、常に単層吸着を前提としていることです。ラングミュア吸着等温線に関する上記の学習資料は、平衡プロセス全体を詳細に理解するのに役立ちます。
