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Was bedeutet Adsorption in der Chemie?

Adsorption ist definiert als die Adhäsion einer chemischen Spezies an der Oberfläche von Partikeln. Der deutsche Physiker Heinrich Kayser prägte 1881 den Begriff „Adsorption“. Die Adsorption ist ein anderer Prozess als die Absorption. bei der eine Substanz in eine Flüssigkeit oder einen Feststoff diffundiert. um eine Lösung zu bilden .

Bei der Adsorption binden die Gas- oder Flüssigkeitsteilchen an die feste oder flüssige Oberfläche, die als Adsorbens bezeichnet wird. Die Partikel bilden einen atomaren oder molekularen Adsorbatfilm.

Isothermen werden zur Beschreibung der Adsorption verwendet, da die Temperatur einen signifikanten Einfluss auf den Prozess hat. Die an das Adsorbens gebundene Adsorbatmenge wird als Funktion des Konzentrationsdrucks bei konstanter Temperatur ausgedrückt.

Zur Beschreibung der Adsorption wurden verschiedene Isothermenmodelle entwickelt, darunter:

  • Die lineare Theorie
  • Freundlich-Theorie
  • Langmuir-Theorie
  • BET-Theorie (nach Brunauer, Emmett und Teller)
  • Kisliuk-Theorie

Begriffe im Zusammenhang mit der Adsorption umfassen:

  • Sorption: Dies umfasst sowohl Adsorptions- als auch Absorptionsprozesse.
  • Desorption: Der umgekehrte Prozess der Sorption. Die Umkehrung der Adsorption oder Absorption.

 

IUPAC Definition der Adsorption

Die Definition der Adsorption in der Internationalen Union für reine und angewandte Chemie ( IUPAC. lautet:

 

Adsorption vs. Absorption

Adsorption ist ein Oberflächenphänomen, bei dem Partikel oder Moleküle an die oberste Materialschicht binden. Die Absorption geht dagegen tiefer und umfasst das gesamte Volumen des Absorptionsmittels. Absorption ist das Füllen von Poren oder Löchern in einer Substanz.

 

Eigenschaften von Adsorbentien

Typischerweise haben Adsorbentien kleine Porendurchmesser, so dass eine große Oberfläche vorhanden ist, um die Adsorption zu erleichtern. Die Porengröße liegt üblicherweise zwischen 0,25 und 5 mm. Industrielle Adsorbentien weisen eine hohe thermische Stabilität und Abriebfestigkeit auf. Je nach Anwendung kann die Oberfläche hydrophob oder hydrophil sein. Es existieren sowohl polare als auch unpolare Adsorbentien. Die Adsorbentien kommen in vielen Formen vor, einschließlich Stäben, Pellets und geformten Formen. Es gibt drei Hauptklassen industrieller Adsorbentien:

  • Verbindungen auf Kohlenstoffbasis (z. B. Graphit, Aktivkohle)
  • Verbindungen auf Sauerstoffbasis (z. B. Zeolithe, Siliciumdioxid)
  • Verbindungen auf Polymerbasis

 

Wie Adsorption funktioniert

Die Adsorption hängt von der Oberflächenenergie ab. Oberflächenatome des Adsorbens sind teilweise freigelegt, so dass sie die Adsorbatmoleküle anziehen können. Die Adsorption kann durch elektrostatische Anziehung, Chemisorption oder Physisorption erfolgen.

 

Beispiele für die Adsorption

Beispiele für Adsorbentien umfassen:

  • Kieselgel
  • Aluminiumoxid
  • Aktivkohle oder Holzkohle
  • Zeolithe
  • Adsorptionskältemaschinen für Kältemittel
  • Biomaterialien, die Proteine ​​adsorbieren

Die Adsorption ist die erste Stufe eines Viruslebenszyklus. Einige Wissenschaftler betrachten das Videospiel Tetris als Modell für den Prozess der Adsorption geformter Moleküle auf ebenen Oberflächen.

 

Verwendung der Adsorption

Es gibt viele Anwendungen des Adsorptionsprozesses, einschließlich:

  • Die Adsorption wird verwendet, um Wasser für Klimaanlagen zu kühlen.
  • Aktivkohle wird für die Aquarienfiltration und die Hauswasserfiltration verwendet.
  • Kieselgel wird verwendet, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit Elektronik und Kleidung beschädigt.
  • Adsorbentien werden verwendet, um die Kapazität von von Carbid abgeleiteten Kohlenstoffen zu erhöhen.
  • Adsorbentien werden zur Herstellung von Antihaftbeschichtungen auf Oberflächen verwendet.
  • Die Adsorption kann verwendet werden, um die Expositionszeit bestimmter Arzneimittel zu verlängern.
  • Zeolithe werden verwendet, um Kohlendioxid aus Erdgas zu entfernen, Kohlenmonoxid aus Reformiergas zu entfernen, um katalytisches Cracken durchzuführen und andere Prozesse durchzuführen.
  • Das Verfahren wird in Chemielabors für Ionenaustausch und Chromatographie eingesetzt.

 

Quellen

  • Glossar der Begriffe der atmosphärischen Chemie (Empfehlungen 1990) „. Pure and Applied Chemistry 62: 2167. 1990.
  • Ferrari, L.; Kaufmann, J.; Winnefeld, F.; Plank, J. (2010). „Wechselwirkung von Zementmodellsystemen mit Superplastifizierern, die durch Rasterkraftmikroskopie, Zetapotential und Adsorptionsmessungen untersucht wurden.“ J Kolloidschnittstelle Sci. 347 (1): 15–24. 

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