동국대학교 화학과 물리화학실험 용액에서의 흡착 등온식 레포트

소개

동국대학교 화학과 물리화학실험 용액에서의 흡착 등온식 레포트

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본문내용

고찰
1) 활성탄이 흡착제로써 사용 가능한 이유
고체활성탄의 결정은 모든 탄소원자가 규칙적으로 배열되어 있어 내부 원자들이 동일한 에너지 상태를 가진다. 이러한 대칭 상태에서 원자에 미치는 힘은 모두 상쇄된다. 그러나 표면 탄소 원자는 주변에 동일 원자가 없기 때문에 아래쪽과 위쪽에 작용하는 힘이 불균형 상태가 된다. 따라서 표면에 위치한 원자는 내부 원자에 비해 비교적 높은 에너지 상태이며, 다른 원자나 분자와 결합하여 안정하게 바뀌려는 성질을 띈다. 그래서 흡착제로써 사용이 가능하다.

2) Langmuir 흡착등온식의 문제점

Langmuir 흡착등온식은 Irvin Langmuir가 제안한 식으로 다음의 네 가지 가정에 입각해서 유도한 것이다.

1) 흡착은 단분자층 덮임율 이상으로 일어날 수 없다.
2) 모든 흡착자리는 동등하다.
3) 분자는 비어있는 자리에만 흡착한다.
4) 흡착 능력은 그 인접 흡착 자리의 흡착 상태에 전혀 무관하다.

흡착은 단분자층 덮임율 이상으로 일어날 수 없다고 가정했다. 그러나 흡착질이 흡착제의 표면에 단일층으로만 흡착되어야 한다는 가정에 반해 복합층을 형성하기도 한다.
모든 흡착 자리는 동등하고 표면은 균일하다고 가정했다. 하지만 흡착점에 흡착질이 빼곡하게 흡착될 수 없으므로 표면은 균일하지 않을 것이다. 또한 이때 생기는 분자간 인력 또한 각각의 흡착자리의 에너지 차이에 영향을 준다.
한 주어진 흡착 자리에 흡착질 분자가 흡착될 수 있는 능력은 그 인접 자리의 흡착 상태에 전혀 무관하다고 가정했다. 즉 흡착된 분자들 사이에 상호작용이 없다고 가정한 것이다. 그러나 실제로는 Van der waals force에 의해 흡착제 간의 상호작용, 흡착질 간의 상호작용, 흡착질-흡착제의 상호작용 등이 존재할 수 있으며, 이로인해 각각의 흡착점과 흡착질 간의 상호작용 에너지가 일정하다고 보기 어렵다.

참고자료

· 대한화학회, <물리화학실험>, 청문각(2009), p.88 ~ p.91
· Peter Atkins 외 1명, <물리화학>, 교보문고(2020), p.782 ~ p.790
· “Citric acid, NaOH, Phenolphtalein, Carbon”, 2020. 05. 03. 14:29 (UTC) 작성, Wikipedia. 2020. 06. 03. 접속, https://en.wikipedia.org/wiki/Citric acid