Isotermas de adsorção são curvas obtidas a partir da quantidade de soluto adsorvido em função da concentração desse soluto na solução em equilibrio. Descreva os modelos de isotermas que explicam os diferentes mecanismos de adsorção? ( 1,5 pts)

Passo 1

O enunciado pede para descrever os principais modelos de isotermas de adsorção, indicando em cada caso o mecanismo físico-químico subjacente. Vamos apresentar as equações e explicar os pressupostos de cada modelo.

Passo 2

Modelo de Henry (isoterma linear)
Este modelo vale em baixas concentrações, onde a adsorção é totalmente física e não há limitações de sítios. Pressupõe equilíbrio entre fase líquida e superficial, com resposta linear. A equação é:
q_e = K_H\,C_e
Aqui q_e é a quantidade adsorvida por massa de adsorvente em equilíbrio, C_e é a concentração em solução, e K_H é a constante de Henry.

Passo 3

Modelo de Freundlich (isoterma empírica de superfície heterogênea)
Descreve adsorção em superfícies com sítios de energias variadas e possível formação de multilayer. A equação é:
q_e = K_F\,C_e^{1/n}
Em que K_F reflete a capacidade de adsorção e 1/n (com 0<1/n<1) indica heterogeneidade; valores menores de 1/n significam superfícies mais heterogêneas.

Passo 4

Modelo de Langmuir (isoterma monomolecular em sítios finitos)
Pressupõe superfície homogênea, adsorção monolayer sem interações entre moléculas adsorvidas e número finito de sítios. A equação é:
q_e = \frac{q_{\max}\,b\,C_e}{1 + b\,C_e}
Aqui q_{\max} é a capacidade máxima de adsorção (monolayer) e b está relacionado à energia de ligação.

Passo 5

Modelo BET (isoterma multilayer)
Estende Langmuir para considerar camadas sucessivas de moléculas adsorvidas. Pressupõe superfície homogênea e adsorção física em várias camadas. A forma linearizada é:
\frac{C_e}{(q_e)(C_0 - C_e)} = \frac{1}{q_m\,C} + \frac{C_e}{q_m}
onde C_0 é a pressão (ou concentração) de saturação, C reflete a energia de adsorção na primeira camada e q_m é a capacidade de monolayer.

Passo 6

Modelo de Temkin (interações adsorbato–adsorbato)
Leva em conta que a energia de adsorção diminui linearmente à medida que a cobertura aumenta, devido a interações entre moléculas no adsorvente. A equação é:
q_e = \frac{RT}{b_T}\,\ln\bigl(a_T\,C_e\bigr)
onde b_T está ligado à variação de energia de adsorção, a_T é a constante de equilíbrio, R a constante dos gases e T a temperatura.

Resposta

Modelo de Henry: adsorção física linear em baixas concentrações.
Modelo de Freundlich: superfície heterogênea e multilayer, empírico.
Modelo de Langmuir: superfície homogênea, monolayer em sítios finitos (química/física).
Modelo BET: adsorção multilayer física, considerando várias camadas.
Modelo de Temkin: considera interações adsorbato–adsorbato e energia de adsorção decrescente.

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