11. 3 Полімолекулярна адсорбція. Рівняння БЕТ

 

                Досвід показує, що поряд з ізотермами адсорбції, які описуються рівнянням Ленгмюра та про які ми говорили, часто спостерігаються ізотерми, які не мають ділянки, паралельної осі тисків, та які відповідають насиченню поверхні адсорбенту молекулами адсорбату. Така ізотерма наведена на рис. 11.3               

1 Адсорбційні шари полімолекулярні, причому їх товщина на різних ділянках поверхні різна.

2 Адсорбційні сили тотожні силам, які спричиняють конденсацію.

                Останнє положення може бути обґрунтовано так: лише перший шар молекул адсорбату перебуває у безпосередній близькості  до поверхні твердого тіла. Другий, і особливо останні шари прилягають до  молекул, подібних до них, і їх   утворення  нагадує звичайну конденсацію пари на поверхні рідини.

                На основі цих уявлень Брунауер, Еммет і Теллер вивели такі рівняння ізотерми  адсорбції парів:

а =,

 

де Кп - константа рівноваги полімолекулярної адсорбції;

p - тиск пари; ps - тиск насиченої пари за даною температурою; a¥ - ємність моношару.

                За умови низьких тисків, коли p/ps << 1,  ураховуючи, що Кр = Кп×1/ps, отримуємо рівняння Ленгмюра:

                         

а =.

                      

                Рівняння ізотерми полімолекулярної адсорбції БЕТ легко звести до лінійної форми:

.

 

                За нахилом цієї прямої та відрізка, що відсікається цією прямою на осі ординат, можна відшукати значення констант а¥  і Кп.

                Теорія БЕТ, так само, як і теорія Ленгмюра,  вказує шлях для визначення питомої поверхні адсорбенту (будь-якої твердої речовини). Для цього відшукують ємність моношару а¥ для парів простих  речовин (N2, Ar, Kr)  за умови низьких температур. Потім, знаючи площу S0, яку займає одна молекула простої речовини, обчислюють питому поверхню адсорбенту:

Sпит = а¥ × Na × S0,

де Na - число Авогадро. Це метод визначення питомої поверхні за БЕТ.