अधिशोषण समतापी

अधिशोषक द्वारा अधिशोषित गैस की मात्रा में स्थिर ताप पर दाब के साथ परिवर्तन एक वक्र के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है, जिसे अधिशोषण समतापी कहते हैं।

फ्रॉयन्डलिक समतापी

फ्रॉयन्डलिक ने 1909 में ठोस अधिशोषक के इकाई द्रव्यमान द्वारा अधिशोषित गैस की मात्रा और एक विशेष तापमान पर दबाव के बीच एक अनुभवजन्य संबंध दिया। संबंध को निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।

फ्रॉयन्डलिक अधिशोषण समतापी के अनुसार

${\frac {x}{m}}=k.P^{1}/n$ .............(1)

जहां x दबाव P पर अधिशोषक के द्रव्यमान 'm' पर अधिशोषित गैस का द्रव्यमान है। k और n स्थिरांक हैं जो अधिशोषक की प्रकृति और एक विशेष तापमान पर गैस पर निर्भर करते हैं। संबंध को सामान्यतः एक वक्र के रूप में दर्शाया जाता है जब अधिशोषक के प्रति ग्राम अधिशोषित गैस के द्रव्यमान को दबाव के विरुद्ध प्लॉट किया जाता है, तापमान में वृद्धि के साथ भौतिक अधिशोषण में कमी होती है। ये वक्र हमेशा उच्च दबाव पर संतृप्ति के करीब पहुंचते प्रतीत होते हैं।

समीकरण (i) का लघुगणक log लेने पर,

$log{\frac {x}{m}}=logk+{\frac {1}{n}}logP$ ...........(2)

अतः यदि $log{\frac {x}{m}}$ एवं $logP$, के बीच ग्राफ खींचा जाए तो एक सीधी रेखा प्राप्त होती है। रेखा की ढलान 1/n के बराबर तथा $log{\frac {x}{m}}$ अक्ष पर अवरोध $logk$ के बराबर है।

जहाँ

x = अधिशोष्य का द्रव्यमान

m = अधिशोषक का द्रव्यमान

P  = गैस अवस्था में किए गए प्रयोगों के मामले में गैसीय अधिशोषित का संतुलन दबाव (गैस/गैसीय प्रजातियों/अवशोषित प्रजातियों के साथ ठोस अंतःक्रिया)

C  = बिखरे हुए ठोस अवस्था (विघटित प्रजाति/अवशोषित प्रजाति) के संपर्क में जलीय विलयन के साथ किए गए प्रयोगों के मामले में अधिशोष्य की संतुलन सांद्रता।

K और n किसी दिए गए तापमान पर किसी दिए गए अधिशोषक और अधिशोषक के लिए स्थिरांक हैं।

k  = फ्रॉयन्डलिक गुणांक

उच्च दबाव पर 1/n = 0, इसलिए सोखने की सीमा दबाव से स्वतंत्र हो जाती है।

k एवं n स्थिरांक हैं जो कि किसी निश्चित ताप पर अधिशोषक एवं गैस की प्रकृति पर निर्भर करता है।  इस संबंध को सामान्यतः एक वक्र के रूप में निरूपित किया जाता है जिसमे अधिशोषक के प्रति ग्राम द्वारा अधिशोषित गैस का द्रव्यमान दाब के विपरीत आलेखित किया जाता है। ये वक्र इंगित करता है की एक निश्चित दाब पर, ताप बढ़ाने से भौतिक अधिशोषण घटता है। ये वक्र उच्च दाब पर हमेशा संतृप्त की ओर बढ़ते प्रतीत होते हैं।

फ्रॉयन्डलिक समतापी की सीमा

• फ्रॉयन्डलिक अधिशोषण की अवधारणा पूर्णतः अनुभवजन्य है।
• यह अधिशोषण की प्रक्रिया में अधिशोषक के पृष्ठक्षेत्रफल पर निर्भर नहीं करता है।
• फ्रॉयन्डलिक यह नियम समझाने में असमर्थ है कि उच्च दाब पर अधिशोषण की मात्रा स्थिर क्यों होती है।
• यह नियम केवल भौतिक अधिशोषण के लिए लागू है क्योंकि यह अधिशोषण की बहुआण्विक परत पर विचार करता है।

अभ्यास प्रश्न

• फ्रॉयन्डलिक समतापी नियम क्या है?
• फ्रॉयन्डलिक समतापी की सीमायें क्या हैं?
• फ्रॉयन्डलिक समतापी वक्र समझाइये।