Freundlichs ekvation

Freundlich -ekvationen eller Freundlich-adsorptionsisoterm , en adsorptionsisoterm , är ett empiriskt förhållande mellan mängden av en gas som adsorberas till en fast yta och gastrycket. Samma förhållande är också tillämpligt för koncentrationen av ett löst ämne adsorberat på ytan av ett fast ämne och koncentrationen av det lösta ämnet i vätskefasen. År 1909 Herbert Freundlich ett uttryck som representerar den isotermiska variationen av adsorption av en mängd gas adsorberad av massenhet fast adsorbent med gastryck. Denna ekvation är känd som Freundlich-adsorptionsisoterm eller Freundlich-adsorptionsekvation. Eftersom detta förhållande är helt empiriskt, i de fall där adsorptionsbeteende kan anpassas korrekt av isotermer med teoretisk grund, är det vanligtvis lämpligt att använda sådana isotermer istället (se till exempel Langmuir och BET adsorptionsteorierna ). Freundlich-ekvationen härleds också (icke-empiriskt) genom att tillskriva förändringen i jämviktskonstanten för bindningsprocessen till ytans heterogenitet och variationen i adsorptionsvärmet.

Freundlich adsorptionsisoterm

Freundlichs ursprungliga data för adsorption av ättiksyra (sidan 392 i ) och en passning enligt Freundlichs exponentiella lag.

Freundlich-adsorptionsisotermen uttrycks matematiskt som

${\frac {x}{m}}=Kp^{1/n}$

Det skrivs också som

$\log {\frac {x}{m}}=\log K+{\frac {1}{n}}\log p$

eller

${\frac {x}{m}}=Kc^{1/n}$

Det skrivs också som

$\log {\frac {x}{m}}=\log K+{\frac {1}{n}}\log c$

var

x = massa av adsorbat

m = massa av adsorbent

p = jämviktstryck för det gasformiga adsorbatet vid experiment gjorda i gasfas (gas/fast växelverkan med gasformiga ämnen/adsorberade ämnen) c =

jämviktskoncentration av adsorbat i fall av experiment gjorda med en vattenlösning i kontakt med en dispergerad fast fas (upplösta ämnen/adsorberade ämnen).

K och n är konstanter för ett givet adsorbat och adsorbent vid en given temperatur (därifrån behövs termen isoterm för att undvika betydande gastrycksfluktuationer på grund av okontrollerade temperaturvariationer i fallet med adsorptionsexperiment av en gas till en fast fas).

Vid högt tryck 1/ n = 0 , blir graden av adsorption därför oberoende av trycket.

Freundlichs ekvation är unik; Följaktligen, om data passar ekvationen, är det bara troligt, men inte bevisat, att ytan är heterogen. Ytans heterogenitet kan bekräftas med kalorimetri. Homogena ytor (eller heterogena ytor som uppvisar homogen adsorption (enkel ställe)) har en konstant ΔH av adsorption. Å andra sidan har heterogen adsorption (multi-site) en variabel AH för adsorption beroende på procentandelen av platser som är upptagna. När adsorbattrycket i gasfasen (eller koncentrationen i lösning) är lågt, kommer högenergiställen att upptas först. När trycket i gasfasen (eller koncentrationen i lösning) ökar, kommer lågenergiställena att upptas, vilket resulterar i en svagare ΔH av adsorption.

Begränsning av Freundlich-adsorptionsisoterm

Experimentellt bestämdes det att graden av gasadsorption varierar direkt med trycket, och sedan varierar den direkt med trycket höjt till effekten Ps ₁ / n tills mättnadstrycket uppnås. Utöver den punkten mättas adsorptionshastigheten även efter applicering av högre tryck. Således misslyckas Freundlich-adsorptionsisotermen vid högre tryck.

Se även

• Langmuir adsorptionsmodell

Vidare läsning

• Jaroniec, M. (1975). "Adsorption på heterogena ytor: exponentiell ekvation för den övergripande adsorptionsisotermen". Ytvetenskap . 50 (2): 553–564. Bibcode : 1975SurSc..50..553J . doi : 10.1016/0039-6028(75)90044-8 .
• Levan, M. Douglas; Vermeulen, Theodore (1981). "LeVan, M. Douglas och Theodore Vermeulen. "Binära Langmuir och Freundlich isotermer för idealiska adsorberade lösningar." The Journal of Physical Chemistry 85.22 (1981): 3247–3250". Journal of Physical Chemistry . 85 (22): 3247–3250. doi : 10.1021/j150622a009 .
• "Freundlichs ekvation" . Arkiverad från originalet den 3 mars 2016.

externa länkar

• "Freundlich ekvationslösare" .
• "Freundlich Adsorption Isotherm" . Arkiverad från originalet den 2 mars 2012.