[실험] 용액에서의 흡착 등온식

1. 목적 용액 상에서 고체 분말의 표면에 흡착하는 액체 피흡착질의 흡착 영상을 Langmuir 흡착 등온식과 Freundlich 흡착 등온식으로 알아본다. 2. 배경 흡착이란 고체의 표면(또는 액체의 경계)에 기체나 용해된 물질이 달라붙는 것을 기술하는 데 사용하는 용어이다. 일정한 온도에서 흡착되는 물질의 양은 계의 종뮤, 대상 물질의 부분압 또는 농도에 따라 변하는 함수이다. 그 관계는 여러 종류의 흡착 등온식으로 기술되며, 어떤 흡착 등온식이 적합한가는 실험으로 확인되어야 한다. 노출된 입자들 사이에는 인력이 작용하기 때문에, 기체 또는 용해된 물질 B(피흡착물질, adsorbate)는 고체상 A(흡착제, adsorbing agents)의 표면에 가역적으로 달라붙게 된다. 이때 흡착몰랄농도()는 흡착제의 단위 질량당 흡착되 피흡착질의 양으로 정의한다. 즉, 여기서 는 흡착제의 질량,는 흡착된 피흡착질의 몰수를 의미한다. 단분자층을 형성하는 경우에는 실제 흡착 몰랄농도()와 최대 흡착 몰랄농도 ()의 비를 표면덮임률 로 정의한다. 흡착의 종류와 흡착된 정도 (,)는 온도와 부분압(기체 피흡착질의 경우)또는 피흡착질의 농도(용해된 물질의 경우) 뿐만 아니라, 무엇보다도 실험대상계(흡착제와 흡착물)의 화학적 성질에 따라 차이를 보인다. 일정한 온도에서 B의 흡착몰랄농도와 자유평형농도 사이의 관계를 흡착 등온식으로 표시할 수 있는데, 많은 종류의 흡착 등온식들은 가가 그적용이 한정되어 있다. 흡착속도 /에 대하여 반응속도론적으로 살펴보면 여기서 C는 용액 중의 B의 농도, 와는 각각의 흡착속도상수와 탈착속도상수이다. 흡착이 완경되면(/=0) 식 (2)의 정의에 따라, 다음과 같은 Langmuir 흡착등온식이 얻어진다.