3.1: Introducción
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Siempre que un gas esté en contacto con un sólido se establecerá un equilibrio entre las moléculas en la fase gaseosa y las correspondientes especies adsorbidas (moléculas o átomos) que están unidas a la superficie del sólido.
Al igual que con todos los equilibrios químicos, la posición del equilibrio dependerá de una serie de factores:
- Las estabilidades relativas de las especies adsorbidas y en fase gaseosa involucradas
- La temperatura del sistema (tanto el gas como la superficie, aunque éstas son normalmente las mismas)
- La presión del gas sobre la superficie
En general, los factores (2) y (3) ejercen efectos opuestos sobre la concentración de especies adsorbidas -es decir que la cobertura superficial puede incrementarse elevando la presión del gas pero se reducirá si se eleva la temperatura superficial.
La isoterma de Langmuir fue desarrollada por Irving Langmuir en 1916 para describir la dependencia de la cobertura superficial de un gas adsorbido de la presión del gas sobre la superficie a una temperatura fija. Existen muchos otros tipos de isoterma (Temkin, Freundlich...) que difieren en uno o más de los supuestos hechos al derivar la expresión para la cobertura superficial; en particular, en cómo tratan la cobertura superficial dependencia de la entalpía de adsorción. Si bien la isoterma de Langmuir es una de las más simples, todavía proporciona una visión útil sobre la dependencia de la presión de la extensión de la adsorción superficial.
Al considerar las isotermas de adsorción es convencional adoptar una definición de cobertura superficial (θ) que defina la cobertura superficial máxima (saturación) de un adsorbato particular sobre una superficie dada siempre para que sea la unidad, i.e\(θ_{max} = 1\). Esta forma de definir la cobertura superficial difiere de la que se suele adoptar en la ciencia de superficies donde la práctica más común es equiparar\(θ\) con la relación de especies de adsorbato a átomos de sustrato superficial (lo que conduce a coberturas de saturación que son casi invariablemente menores que la unidad).