흡착의 종류
- 물리흡착: 반데르발스 힘에 의한 약한 결합, 흡착열 작음(대략 20~40 kJ/mol), 여러 층 가능, 가역적.
- 화학흡착: 표면과 화학결합 형성, 흡착열 큼, 단분자층, 특정 물질만 선택적으로 흡착. 하버-보슈 공정의 촉매 작용이 대표 예예요.
흡착(adsorption)은 표면에만 붙는 것이고, 내부로 스며드는 흡수(absorption)와 구별해요.
랭뮤어 등온식
어빙 랭뮤어(1918)는 다음을 가정했어요: ① 표면에는 같은 에너지의 흡착 자리가 정해진 수만큼 있고, ② 한 자리에 분자 하나만 붙어 단분자층을 이루며, ③ 흡착된 분자끼리는 상호작용하지 않아요. 흡착 속도와 탈착 속도가 같아지는 평형에서 덮임률 θ = KP/(1+KP)가 나와요. 압력이 낮으면 θ가 압력에 비례하고, 높으면 1(포화)에 가까워져요. 용액에서는 q = qmaxKC/(1+KC)로 쓰고, C/q 대 C를 그리면 직선이 되어 최대 흡착량을 구해요.
다른 등온식
- 프로인들리히: q = K C1/n, 불균일한 표면을 경험적으로 표현
- BET(1938): 다분자층 물리흡착, 질소 흡착으로 비표면적 측정에 사용
활용
활성탄 정수, 제올라이트 기체 분리, 불균일 촉매, 키토산 등을 이용한 중금속 제거(킬레이트 결합과 함께 작용) 연구에서 실험 자료를 랭뮤어·프로인들리히 식에 맞춰 분석해요.
캠퍼스다운 자료실에는 이 이론을 다룬 자료도 있어요: 「학술제 탐구 계획서: 키토산 추출 및 키토산의 중금속 흡착력 연구, 탈아세틸화와 앙금 비교」.
이 이론을 다룬 레포트·발표 자료는 캠퍼스다운 자료실의 '흡착 이론' 레포트 검색에서 찾아볼 수 있어요.
참고문헌
- Langmuir, I. (1918). The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum. Journal of the American Chemical Society, 40(9), 1361-1403.
- Brunauer, S., Emmett, P. H., & Teller, E. (1938). Adsorption of gases in multimolecular layers. Journal of the American Chemical Society, 60(2), 309-319.
- Freundlich, H. (1906). Über die Adsorption in Lösungen. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 57, 385-470.
- Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press.