Langmuir 흡착 등온선은 흡착제와 흡착제 시스템 사이의 평형을 나타냅니다. 이 방법에서, 흡착제 흡착은 항상 하나의 분자 층으로 제한된다. 그것은 단일의 상대적 압력에 도달하기 전에 발생합니다. 이 방정식은 적당히 적은 적용 범위를 가진 여러 시스템에서 사용됩니다. 가장 중요한 것은 이진 흡수 시스템의 거동을 설명하는 데 사용됩니다. Langmuir 흡착 등온선에 따르면, 표면은 인접한 흡수 분자들 사이에서 측면 상호 작용이 일어나지 않는다는 가정과 균질하다. 단일 분자가 단일 표면 부위를 차지하더라도 동일하게 유지됩니다.
langmuir 흡착 등온선의 가정
Langmuir 흡착 등온선은 다음 가정과 함께 가스의 운동 에너지를 사용하여 도출되었습니다.
- 흡착에는 표면에 단층이 포함됩니다.
- 다른 사이트의 분자들 사이에서 상호 작용이 일어나지 않습니다.
- 각 사이트는 단일 흡착 된 분자 만 보유 할 수 있습니다.
- 흡착 열은 사이트 수에 의존하지 않습니다. 모든 사람에게 동일합니다.
방정식 파생물
Langmuir 흡착 등온선은 최대 표면 커버리지 및 낮은 흡착 밀도에서 선형 흡착을 예측합니다. 더 높은 용질 금속 농도에서 발생합니다.
이 등온선은 그 과정에서 다음과 같은 형태를 취합니다.
kace (1 - θ) =kd θ
여기,
KA는 흡착에 필요한 각각의 속도 상수를 말합니다.
KD는 탈착에 필요한 각각의 속도 상수를 나타냅니다.
θ는 흡착 된 분자로 덮인 표면의 분율을 나타냅니다.
Langmuir 흡착 등온선 계산
Langmuir 흡착 등온선은 다음과 같이 계산됩니다.
c e /q e =C e /q m + 1/(Q m *K l )
여기,
CE는 상기 흡착 물의 평형 농도를 말합니다.
QE는 평형에 흡착되는 흡착 용량을 말합니다.
QM은 최대 흡착 용량 인
를 나타냅니다KL은 Langmuir 흡착 상수를 말합니다.
Langmuir Constant
Langmuir 상수는 일반적으로 K라고합니다. 표면과 흡착제 사이의 상호 작용 수준을 나타냅니다. 이 상수의 값이 더 크면 흡착제와 흡착제 사이의 강한 상호 작용을 나타냅니다. 반면, 값이 작은 k는 표면과 흡착제 사이의 약한 상호 작용을 나타냅니다.
평형의 위치
평형의 위치는 아래에 언급 된 요인에 따라 다릅니다.
- 기체 상 및 흡착 된 분자의 상대적 안정성.
- 상기 시스템의 온도 (표면과 가스 모두)
- 가스의 압력은 표면 위에서 계산됩니다.
평형 고려 사항의 파생
Langmuir 등온선은 흡착 과정을 다른 평형 과정으로 치료함으로써 유도된다. 그러나,이 경우에 대한 예외적 인 사실은 평형이 기상 분자와 빈 표면 부위를 포함하는 표면에 흡착 된 종 사이에 발생한다는 것이다.
이 평형은 항상 동적 단계에 있습니다. 이는 평형이 분자의 탈착 속도가 분자의 흡착 속도를 균형을 맞추는 상태를 나타낸다는 것을 의미한다. Langmuir 흡착 등온선의 모델에 따르면, 탈착 및 흡착은 쉽게 가역적 인 과정이다.
또한이 모델은 또한 주변의 압력의 영향을 설명 할 책임이 있습니다. 그렇기 때문에 흡착제가 이상적인 고체 표면으로 가정됩니다. 그것은 흡착제를 함께 유지할 수있는 별개의 사이트로 구성되어 있습니다. 이 결합은 기체 분자와 일반적으로 비어있는 흡착 부위 사이에서 발생하는 완벽한 화학 반응으로 처리됩니다.
여기서 명심해야 할 가장 중요한 것은 Langmuir 흡착 등온선이 단층 흡착에만 적용된다는 것입니다. 더욱이,이 과정은 이미 흡착 된 종 사이에 상호 작용이없는 경우 균질 한 표면에서 발생합니다. 이 과정은 이전에 화학 흡착 공정 만 설명하는 데 적합했지만 이제는 많은 시스템에서 추적되며 대부분은 적당히 적은 적용 범위를 가지고 있습니다.
langmuir 흡착 등온선의 한계
- 흡착 된 가스는 증기 단계에서 이상적으로 행동해야합니다. 또한이 조건은 저압 하에서 만 충족 될 수 있습니다.
- langmuir 흡착 등온선은 흡착이 단층이라고 가정합니다. 그러나이 형성은 저압 하에서 만 가능합니다. 이 가정은 고압 하에서 완전히 분해됩니다. 가스 분자가 서로를 끌어 들이기 때문입니다.
- 이 방정식에서 유지 된 가정은 단단한 표면에 존재하는 모든 사이트가 모양과 크기가 동일하다는 것입니다. 또한 흡착 된 분자에 대해 동일한 친화력이 있다고 가정합니다. 다시 말해, 고체의 표면은 균질 한 것으로 간주된다. 그러나 그것은 이질적입니다.
- 이 방정식은 또한 분자가 서로 상호 작용하지 않는다고 가정합니다. 그러나 모든 분자가 적어도 약한 매력의 힘이 그들 사이에 존재하기 때문에 그렇지 않습니다.
- 흡착 된 분자가 국한되어야한다고 가정합니다. 그러나 가스의 흡착 액화로 인해 무작위성이 감소하기 때문에 그것은 사실이 아닙니다. 그러나 남아있는 값은 0이 아닙니다.
결론
Langmuir 흡착 등온선은 간단한 가정을 기반으로합니다. 이 이론은 입자 표면에 반응성 그룹의 균질 한 분포가 있다고 주장합니다. 더욱이, 이들 그룹들 사이에서 측면 상호 작용은 일어나지 않는다. 따라서 반 임시 매개 변수 만 얻을 수 있습니다.
이 모델은 또 다른 주요 가정과 함께 흡착 과정을 설명합니다. 즉, 흡착제는 항상 등온 조건에서 이상적인 가스처럼 행동합니다. Langmuir 흡착 등온선에 대한 중요한 사실은 항상 단층 흡착을 가정한다는 것입니다. Langmuir 흡착 등온선에 대한 위의 연구 자료 노트는 전체 평형 과정을 자세히 이해하는 데 도움이됩니다.
