Sites d’adsorption et isotherme de Langmuir
Examinez les puits de potentiel périodiques d’une surface solide — les sites d’adsorption — et reliez leur nombre fini à la forme saturante de l’isotherme de Langmuir.
Objectif
Déduisez de l’image les hypothèses de l’isotherme de Langmuir : sites fixes, monocouche, pas d’interaction latérale.
Matériel et réactifs
Modèle 3D orientable d’une surface d’adsorption corruguée ; données de référence pour un ajustement de Langmuir (couverture contre pression).
Procédure
- Tournez la surface et repérez les puits périodiques ; comptez les sites marqués.
- Imaginez les molécules se posant une par site : listez ce que le modèle interdit (double occupation, saut entre sites).
- Raisonnez que la couverture θ est proportionnelle à la pression à bas p mais tend vers 1 quand tous les sites sont pleins — la forme de Langmuir.
- Comparez avec la condensation multicouche (BET) quand l’adsorbat mouille la surface au-delà de la première couche.
À observer
- Le potentiel de surface est périodique : les molécules voient un réseau régulier de puits de liaison équivalents plutôt qu’un plan lisse.
- Le nombre de puits étant fini, la couverture doit saturer : θ → 1 quand p → ∞, sans croissance illimitée.
Explication
Le modèle de Langmuir (1918) suppose des sites identiques et indépendants, au plus une molécule par site et aucune interaction entre adsorbats. En égalant adsorption et désorption on obtient , l’équation à la base de la catalyse hétérogène (principe de Sabatier : ni trop faible, ni trop fort).
Histoire de l’expérience
Chimistes associés
Sujets liés
Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.