Quais são as características da isoterma de Langmuir?

Passo 1

O enunciado pede para listar as características principais da isoterma de Langmuir. O conteúdo é o modelo de adsorção de Langmuir, que descreve como moléculas de um adsorvato se ligam a uma superfície sólida em presença de um fluido. Para resolver, vamos usar os pressupostos cinético-estatísticos de Langmuir e apresentar a equação resultante.

Passo 2

Langmuir assume que a adsorção ocorre em um número finito de sítios discretos na superfície, cada sítio comporta no máximo uma molécula de adsorvato. Isso implica cobertura de camada monomolecular: não há formação de segunda camada adsorvida sobre as moléculas já fixadas.

Passo 3

A superfície é considerada energeticamente homogênea, ou seja, todos os sítios de adsorção têm a mesma afinidade pelo adsorvato. Consequentemente, a energia de adsorção não varia com a fração de cobertura.

Passo 4

Não há interações entre moléculas adsorvidas em sítios vizinhos. Cada molécula se adsorve de forma independente das demais, de modo que a ocupação de um sítio não altera a probabilidade de adsorção nos sítios adjacentes.

Passo 5

O processo é reversível e atinge um equilíbrio dinâmico entre taxa de adsorção e taxa de dessorção. A partir desse equilíbrio, obtém-se a equação de Langmuir:
q_e = \frac{q_{\max}\,K_L\,C_e}{1 + K_L\,C_e}
onde q_e é a quantidade adsorvida por massa de sólido em equilíbrio, C_e é a concentração em fase fluida em equilíbrio, q_{\max} é a capacidade máxima de monocamada e K_L é a constante de afinidade.

Resposta

\bullet Cobertura monomolecular (cada sítio acomoda só uma molécula)
\bullet Superfície energeticamente homogênea (mesma energia de adsorção em todos os sítios)
\bullet Ausência de interações entre moléculas adsorvidas
\bullet Processo reversível com equilíbrio dinâmico adsorção/dessorção
\bullet Número finito de sítios => saturação descrita por
q_e = \frac{q_{\max} K_L C_e}{1 + K_L C_e}

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