| |
|
Adsorpce na povrchu pevné fáze není jednoduchý proces a je obtížné ho teoreticky popsat. Kvalitativně je užitečné si uvědomit, že adsorpce má dvě mezní varianty: fyzikální adsorpci a chemisorpci. V prvním případě adsorbované molekuly na povrchu drží mezimolekulové (van der Waalsovy) síly, ve druhém případě jde o chemické vazby. Další typické rozdíly fyzikální/chemické adsorpce jsou:
|
|
| |
|
adsorpce |
fyzikální |
chemická |
| specifická |
ne |
ano |
| adsorpční entalpie |
~20 kJ mol-1 |
~200 kJ mol-1 |
| molekuly ztrácí identitu |
ne |
ano |
| desorpce je |
proveditelná |
obtížná | neproveditelná |
| adsorpce nastává |
i do více vrstev |
do jediné vrstvy |
|
| |
|
| U adsorpce na povrchu pevné fáze nezbývá než popsat závislost adsorbovaného množství na koncentraci (tlaku při adsorpci z plynné fáze) více nebo méně empirickou rovnicí. Takových rovnic byly navrženy desítky. Jednoduchým modelem (jednovrstevné fyzikální) adsorpce je model Langmuirův. Postihuje totiž adsorpci jako konkurenční dynamický proces, model není pouze statický. Předpokládá, že na tuhém povrchu jsou adsorpční místa (jako sedadla v kině). Ta mohou být obsazená nebo prázdná. Sousední místa se neovlivňují. Frakce obsazených míst se nazývá stupeň pokrytí q. Je to jednoduše poměr počtu obsazených adsorpčních míst ku počtu všech adsorpčních míst (je-li v kině se 400 sedadly přítomno 120 diváků, je
q = 0.3; sedí-li ovšem každý divák sám na jediném sedadle). Adsorpce je proces dynamický, probíhá současně s desorpcí (kino jsme použili jen na vysvětlení definice q ). Při adsorpci látky A z plynné fáze běží tento proces: |
|
| |
|
|
|
| |
|
Je-li N počet adsorpčních míst, pak součin q×N udává počet obsazených míst a (1 – q )N počet volných míst. Rychlost adsorpce (tedy rychlost změny stupně pokrytí) je úměrná jednak tlaku A(g) a jednak počtu volných míst.
Rychlost desorpce je úměrná jen počtu obsazených míst:
|
|
| |
|
|
|
| |
|
Je jasné, že v tomto modelu je dosaženo nasycení povrchu
(q = 1), když jsou všechny místa obsazena. Tomu se můžeme blížit zvyšováním tlaku. Matematicky použitý výraz pro θ skutečně limituje s rostoucím tlakem k hodnotě 1. Z toho plyne, že konstanta úměrnosti v Langmuirově izotermě (závislost za konstantní teploty) je maximální množství látky, které se může adsorbovat. Pokud popisujeme adsorpci z roztoku, nahradíme ve shora uvedených vztazích tlak koncentrací. |
 |
|
|
