Langmuirova izoterma

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Langmuirova izoterma adsorpcie vodíka na medi pri teplote 25 °C

Langmuirova izoterma alebo Langmuirova rovnica alebo Langmuirova adsorpčná rovnica je vzťah, ktorý kvantitatívne popisuje rovnováhu pri adsorpcii molekúl na povrch tuhého adsorbenta pri izotermických podmienkach.

Ide o matematické vyjadrenie závislosti množstva adsorbovanej látky od jej parciálneho tlaku resp. koncentrácie. Vzťah odvodil v roku 1916 americký fyzik I. Langmuir.

Odvodenie[upraviť | upraviť kód]

Pri odvodení aj sám Langmuir predpokladal, že:

  • molekuly sa na adsorbent viažu len v jednej vrstve
  • jednotlivé adsorpčné miesta sú energeticky rovnocenné
  • pri rovnováhe sa rýchlosť adsorpcie rovná rýchlosti desorpcie.

Odvodenie Langmuirovej izotermy vychádza z chemickej rovnováhy na povrchu adsorbentu, kde prebieha jeho reakcia s adsorbovanými molekulami:

Rovnovážna konštanta K pri adsorpcii:

Túto rovnovážnu konštantu možno po niekoľkých úpravách použiť už priamo v Langmuirovej izoterme, pričom:

Povrch adsorbenta úplne pokrytý monomolekulovou vrstvou.
  • [S—M] je úmerné množstvu naviazaných (už adsorbovaných) molekúl ()
  • [S—*] je úmerné počtu voľných miest na adsorbente ()
  • [M(g)] je úmerné tlaku resp. koncentrácii adsorbovanej zložky ()

Upravená rovnovážna konštanta:

A samotná Langmuirova izoterma má nasledujúcu podobu:

  • b — adsorpčný koeficient podľa Langmuira
  • am — maximálne adsorbovatelné množstvo látky pri daných podmienkach, ktoré sa zistí experimentálne
  • p — tlak adsorbovanej zložky

Aplikácia[upraviť | upraviť kód]

Langmuirova izoterma platí aj pre vysokú teplotu a tlak (má širšiu platnosť než Freundlichova izoterma, ktorá platí len pre nížšie teploty a tlaky). Najväčší význam ná Langmuirova izoterma pri kontaktnej katalýze a pri adsorpčnej plynovej a kvapalinovej chromatografii.

Pozri aj[upraviť | upraviť kód]