В чем состоит сущность графического метода определения констант в уравнении Фрейндлиха и в уравнении Лэнгмюра? Поясните физический смысл этих констант. По экспериментальным данным определите константы в уравнении Лэнгмюра
Сравн, ммоль/л 88,7 177,7 260,0
А, ммоль/г 1,50 2,08 2,88
Решение
Эмпирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха базируется на предположении, что масса адсорбированного газа, приходящаяся на единицу массы адсорбента должна быть пропорциональна его равновесному давлению, возведенному в какую-то дробную степень. Другими словами, чем выше давление или чем больше концентрация растворенного вещества, тем больше вещества будет адсорбироваться на поверхности, однако пропорциональность должна носить не прямой, а степенной характер.
Эмпирическое уравнение Фрейндлиха для адсорбции имеет вид:
А =b*P1/n
где А – удельная адсорбция; P – равновесное давление; b и n – константы, определяемые опытным путем.
Константа b по своему физическому смыслу – значение адсорбции при равновесной концентрации адсорбата, равной единице (при С = 1, А = b). Эта константа для различных адсорбционных систем изменяется в пределах 2÷2,5. Показатель 1/n характеризует степень отклонения изотермы адсорбции от прямой линии (1/n ≈ 0,2–0,7).Константы уравнения Фрейндлиха из опытных данных определяют графически. Для этого уравнение А =b*P1/n логарифмируют:
lgA =lgb + 1/n *lgP
Строят линейную зависимость в координатах lgA–lg p.
Экстраполяция зависимости до оси ординат дает отрезок, равный lgb, тангенс угла наклона прямой равен tgα = 1/n
Изотерма адсорбции в координатах линейной формы уравнения Фрейднлиха
1/ n константа, характеризующая степень приближения изотермы адсорбции к прямой
. Величина 1/n позволяет судить о пределе насыщения поверхности – чем быстрее достигается предел насыщения, т.е. чем выше адсорбционная способность адсорбата, тем меньше должно быть значение n 1 . Таким образом, постоянная 1/n характеризует взаимодействие адсорбата с адсорбентом. Она сравнительно мало меняется для различных адсорбентов и адсорбатов, обычно колеблется в пределах 0,2 –1,0 при адсорбции газов и 0,1 – 0,5 при адсорбции из растворов, и лишь иногда достигает больших Величин. k - константа, характеризующая адсорбционную способность вещества: с увеличением адсорбционной способности вещества она возрастает. По физическому смыслу константа k представляет собой значение адсорбции при равновесной концентрации адсорбата 1 М, т.е