Физическая химия. Поверхностные явления и дисперсные системы - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СЗТУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

На основании этих положений можно получить уравнение изотермы
адсорбции. Скорость адсорбции из газовой фазы V
адс
(то есть число моле-
кул, адсорбированных за единицу времени) пропорциональна давлению
газа и числу свободных центров на поверхности твердого тела. Если об-
щее число центров А
m
, а при адсорбции оказывается занятыми А центров,
то число центров, остающихся свободными равно (А
m
- А). Поэтому V
адс
= k
адс
⋅
р (А
m
- А). Адсорбция динамически уравновешена процессом де-
сорбции. Скорость десорбции пропорциональна числу адсорбированных
молекул V
дес
= k
дес
⋅
А . При равновесии V
адс
= V
дес
или k
адс
⋅
р (А
m
-
А) = k
дес
⋅
А . Переобозначив k
адс
/ k
дес
= b (где b - это константа адсорб-
ционного равновесия) и А/А
m
= θ (относительное заполнение поверхно-
сти) получим
θ
=⋅ =
++
или .
11
m
bp bp
AA
bp bp
(8.1)
Это и есть изотерма адсорбции Ленгмюра.
Из термодинамики известно, что константа равновесия связана со
стандартными изменениями энергии Гиббса : RT ln b =
−
Δ
G
°
. Кроме
того, согласно фундаментальному уравнению термодинамики
Δ
G
°
=
Δ
H
°
−
T
Δ
S
°
. Следовательно,
RT
H
R
S
b
oo
Δ
−
Δ
=ln
(8.2)
и
.
RTHRS
oo
eeb
Δ−Δ
⋅=
(8.3)
Таким образом, константа адсорбционного равновесия связана со стан-
дартной энтропией
Δ
S
°
и со стандартной теплотой адсорбции q =
−
Δ
H
°
.
Уравнение Ленгмюра содержит два параметра, характеризующих
адсорбцию. Это константа адсорбционного равновесия
b и величина
предельной адсорбции, соответствующая полному заполнению поверхно-
сти мономолекулярным слоем адсорбата
А
m
(этот параметр обычно на-
зывают емкость монослоя).
Изотерма адсорбции Ленгмюра изображена
на рис. 8.1. При очень малых заполнениях и, следовательно, при очень
малых значениях р в знаменателе уравнения (8.1) в пределе bp << 1.
Поэтому в этой области А = А
m
bp. Другими словами, в области малых
заполнений уравнение Ленгмюра переходит в уравнение Генри. При очень
высоких давлениях bp >> 1 и из уравнения Ленгмюра следует, что А =
А
m
, то есть величина адсорбции перестает зависеть от давления.
38

Страницы