Isoterma de adsorción , isoterma de sorción : la dependencia de la cantidad de sustancia adsorbida ( valor de adsorción ) de la presión parcial de esta sustancia en la fase gaseosa (o concentración de la solución) a una temperatura constante.
Las isotermas de adsorción experimentales son la forma más común de describir los fenómenos de adsorción. Los métodos para obtener datos de adsorción para construir isotermas de adsorción se basan en medir la cantidad de gas (líquido) eliminado de la fase gaseosa (líquida) durante la adsorción, así como en varios métodos para determinar la cantidad de adsorbato (sustancia adsorbida) en la superficie. del adsorbente (sustancia adsorbente), por ejemplo, método volumétrico, método gravimétrico, etc.
Hay seis tipos principales de isotermas de adsorción ( ver figura ). El tipo I es típico para sólidos microporosos con una proporción relativamente pequeña de la superficie exterior . El tipo II indica adsorción polimolecular en adsorbentes no porosos o macroporosos . El tipo III es característico de adsorbentes no porosos con una energía de interacción adsorbente-adsorbato baja. Los tipos IV y V son similares a los tipos II y III, pero para adsorbentes porosos. Las isotermas de tipo VI son típicas para adsorbentes no porosos con una superficie homogénea.
Las isotermas de adsorción se utilizan para calcular el área superficial específica de los materiales , el tamaño medio de poro o tamaño medio de las partículas depositadas, la distribución del tamaño de poro o de partículas.
Existen varios métodos para la expresión matemática de las isotermas de adsorción, que difieren en los modelos utilizados para describir el proceso de adsorción. En grados bajos de cobertura superficial con un adsorbato para una superficie homogénea, la ecuación de la isoterma de adsorción tiene la forma de la ecuación de Henry : a=Kp , donde a es el valor de adsorción, p es la presión del gas , K es una constante . Para una cobertura media, se puede aplicar la ecuación empírica de Freundlich: a = kp 1/n , donde k y 1/n son constantes.
Irving Langmuir propuso una teoría rigurosa de la isoterma de adsorción para un modelo de adsorción monocapa en una superficie homogénea, en el que se pueden despreciar las fuerzas de atracción entre las moléculas de adsorbato y su movilidad a lo largo de la superficie. La ecuación de la isoterma de Langmuir tiene la forma: a=ampp/(1 + bp) , donde b es el coeficiente de adsorción en función de la energía de adsorción y la temperatura; am es la capacitancia de la monocapa .
El desarrollo posterior de la teoría consistió en la exclusión de uno u otro supuesto utilizado por Langmuir. Así, S. Brunauer , P. Emmet y E. Teller propusieron la teoría de la adsorción polimolecular ( método BET ); T. Hill y J. de Boer desarrollaron una teoría que tiene en cuenta la interacción entre moléculas adsorbidas (la isoterma de Hill-de Boer), etc.