11.5 Взаємодія частинок в адсорбційному шарі та класифікація ізотерм адсорбції

 

                Одним з опорних пунктів теорії Ленгмюра є констатація відсутності взаємодії частинок адсорбату в адсорбційному шарі. Однак ленгмюровська адсорбція є лише окремим випадком  у різноманітному світі адсорбційних процесів. На рис. 11.4 наведені різні форми ізотерм адсорбції з розбавлених розчинів.

                Виходячи з форми початкової ділянки, були виділені чотири характерних класи ізотерм (S, L, H, C).  Розподіл ізотерм на окремі  типи в кожному класі пов’язаний із подальшою зміною їх форми при більш високих концентраціях. Клас L  (клас Ленгмюра)  є найбільш загальним. Ізотерми типу L2 досягають  насичення, подальша  адсорбція, вища за цей рівень, дає ізотерму  типу L3.  Якщо досягається друге плато, то маємо справу з ізотермою L4.  Для ізотерм типу L5 характерна наявність максимуму.  Максимум відображає змінення стану речовини у розчині - наприклад, асоціацію молекул при визначеній концентрації. Подібний, хоча і не такий повний, набір типів ізотерм отриманий і для інших класів.

                Початкова ділянка ізотерм S-класу вигнута відносно осі концентрацій, однак надалі часто  іде точка перегину, що  і надає ізотермі характерну S-подібну форму.

                Ізотерми класу Н (висока спорідненість  - high)  спостерігається за найсильнішої адсорбції при дуже низьких концентраціях; вони перетинаються з віссю ординат. Ізотерми класу С (constant)  мають початкову лінійну ділянку, що вказує на сталий розподіл розчиненої речовини між розчином і адсорбентом (стала швидкість адсорбції).         

                Теоретичний аналіз різних типів ізотерм адсорбції дозволяє отримати багато корисної інформації про механізм адсорбції. При цьому слід брати до уваги  величину енергії активації процесу видалення молекул  адсорбату з поверхні адсорбенту. Якщо взаємодія між адсорбованими молекулами дуже мала, енергія активації не залежить від ступеня заповнення поверхні, а це приведе до ізотерми типу L або Н.

                Якщо сила взаємодії між адсорбованими молекулами більша від сили взаємодії між розчиненою речовиною і адсорбентом, енергія активації підвищується і адсорбція описується  ізотермою типу S.  У цьому випадку молекули розчиненої речовини прагнуть розміститися  на поверхні у вигляді ланцюгів.

                Ізотерми типу Н спостерігаються у тих випадках, коли проходить хемосорбція.

                Ізотерма типу С є характерною для  адсорбції на мікропористих адсорбентах і відповідає таким умовам, за яких кількість адсорбційних центрів залишається постійною у широкій області концентрацій. У міру заповнення одних центрів з'являються нові, і доступна для адсорбції поверхня збільшується пропорційно кількості адсорбованої речовини.