3: La isoterma de Langmuir
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Una monocapa continua de moléculas adsorbentes que rodean una superficie sólida homogénea es la base conceptual de este modelo de adsorción. La isoterma de Langmuir es formalmente equivalente a la ecuación de Hill en bioquímica.
- 3.1: Introducción
- Siempre que un gas esté en contacto con un sólido se establecerá un equilibrio entre las moléculas en la fase gaseosa y las especies adsorbidas correspondientes que están unidas a la superficie del sólido. La posición de equilibrio dependerá de una serie de factores: (1) Las estabilidades relativas de las especies en fase adsorbida y gaseosa involucradas, (2) La temperatura del sistema (tanto el gas como la superficie, aunque éstas son normalmente las mismas) y (3) La presión del gas sobre la superficie
- 3.2: Isoterma de Langmuir - derivación de consideraciones de equilibrio
- Podemos derivar la isoterma de Langmuir tratando el proceso de adsorción como lo haríamos con cualquier otro proceso de equilibrio, excepto en este caso el equilibrio es entre las moléculas en fase gaseosa, junto con los sitios superficiales vacantes, y las especies adsorbidas en la superficie.
- 3.3: La isoterma de Langmuir desde una consideración cinética
- El equilibrio que puede existir entre el gas adsorbido en una superficie y las moléculas en la fase gaseosa es un estado dinámico, es decir, el equilibrio representa un estado en el que la velocidad de adsorción de las moléculas sobre la superficie se contrapesa exactamente por la velocidad de desorción de las moléculas de vuelta a la fase gaseosa. Por lo tanto, debería ser posible derivar una isoterma para el proceso de adsorción simplemente considerando e igualando las tasas para estos dos procesos.
- 3.4: Variación de la Cobertura de Superficie con Temperatura y Presión
- La aplicación de los supuestos de la isoterma de Langmuir conduce a expresiones fácilmente derivables para la dependencia de la presión de la cobertura superficial.
- 3.5: Aplicaciones - Cinética de Reacciones Catalíticas
- Es posible predecir cómo la cinética de ciertas reacciones catalizadas heterogéneamente podría variar con las presiones parciales de los gases reactivos por encima de la superficie del catalizador utilizando la expresión de isoterma de Langmuir para coberturas superficiales de equilibrio.