Langmuir型吸着等温式

質問

x／m＝abC／1＋bC
C／(x／m)＝1／ab＋C／a
Cは溶質濃度、mは吸着剤の重さ、xは吸着剤に吸着する溶質の量、aは飽和吸着量、bは吸着エネルギー
ということは、知っているのですが、なせLangmuir型吸着等温式は成り立つのでしょうか？

回答No.2

anthracene · ベストアンサー

表面に分子が吸着する速度は、溶質の濃度と表面の空きサイトの数に依存する、と考えて吸着速度式をたてますよね？
反対に脱着する速度は吸着されてる分子数に依存するはずだ、として脱着速度式をたてますよね？
でもって、平衡状態だからv(absorb)=v(desorb)だよなぁ、と考えて式を解くと、Langmuir式が導けるはずですが。
NO.1で書いたのはこれらの事項を学習されていて、もっと根源的な吸着のメカニズムについての疑問を呈しておられるのかと考えたのですが、違いますか？

回答No.5

etsushi1

まず、吸着平衡を勉強してください。
そして、Langmuir型吸着を勉強してください。
これは、吸着質は１成分、１分子が１吸着点に吸着する、などの仮定が成り立つときにLangmuir型吸着平衡となります。
速度式における仮定、そして等温式導出過程は今までの方がおっしゃるとおりです。

そこで、質問の意味ですが、
なぜ成り立つか。そもそも、平衡モデルに限りませんが、モデルは色々な仮定の下に有効であり、逆にその仮定が成り立つときにしか有効ではありません。
この辺りの質問は、もう少し一般的な理論の勉強をなさってください。

ちなみに、もう一つ。
Freundlich型吸着も理論式です。
一般式は、Langmuir－Freundlich型吸着と言います。

回答No.4

noname#20644

元は吸着される物質のバランスを表わす微分方程式です。
書かれた式の各項は、吸着による減少率、脱着による増加率、溶質濃度の変化率を物理事象を元に評価し、定量化したものです。

回答No.3

anthracene

Freundlichの吸着等温式は経験式ですよね。
パラメーターを調節して実験結果に合わせるという。
もちろん、実際の実験にはこうしたきちんとした答えを返してくれる式は重要ですね。
でも、経験式はなぜそうなるのか？ということについては答えを返してくれません。ブラックボックスみたいなものです。

一方、ご質問のLangmuir式（もっと一般化したBET式も）は、表面で何が起こっているのかということをモデル化し、それを元にして組み立てた式です。
ですから、これらの式を実験結果と比較することで、表面ではいったいどのような現象が起こっているのかな？という情報を逆に得ることができるのです。

組み立て方は、No.２でおおざっぱに書いたとおりです。
もっと詳しく知りたい、ということでしたら、全部書き下してもいいですし、WEBで検索されるか、化学反応速度論の教科書などを参照されるのも良いでしょう。

回答No.1

anthracene

質問者さんはどの程度まで学習されたのですか？
表面への吸着のモデルから始めて、吸着・脱着の速度式をたてて、Langmuir式を導いて、と習ってなお根源的な疑問がある、とおっしゃるのなら、私の力が及ぶところではありません。

補足

実験書に書いてあったのを疑問に思った程度です。
Langmuir型吸着等温式は理論的に成立する。と書いてあったのですが、理解ができなかったので質問いたしました。
ちなみに、速度式というのはx/m=kC^1/nというFreundlichの吸着等温式のことですか？