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Adsorption an Festkörperoberflächen

Der Bedeckungsgrad θ

Als Maß für die Adsorption einer Komponente an einer festen Oberfläche verwendet man den Bedeckungsgrad (auch Belegungsgrad) θ der Oberfläche. Dieser ist gegeben durch den Anteil der besetzten Plätze N besetzt an der Gesamtzahl aller auf einer Oberfläche vorhandenen Adsorptionsplätze N ges , oder anders ausgedrückt durch den Quotienten aus der Zahl der adsorbierten Moleküle N ads und der Zahl der Moleküle, die maximal in einer dicht gepackten monomolekularen Schicht adsorbiert werden können ( N max ).

θ = N besetzt N ges = N ads N max
Legende
N besetzt -Zahl der mit adsorbierten Teilchen besetzten Adsorptionsplätze
N ges -Gesamtzahl aller zur Verfügung stehenden Adsorptionsplätze auf der Oberfläche
N ads -Zahl adsorbierter Moleküle
N max -maximale Zahl an Molekülen, die in einer dicht gepackten monomolekularen Schicht adsorbiert werden können

Oft ist es bequemer, den Bedeckungsrad durch das Volumen des Adsorpts V ads im Verhältnis zum Volumen einer dicht gepackten, vollständigen Monolage V mono auszudrücken oder durch das Verhältnis von adsorbierter Masse m ads zu maximal absorbierbarer Masse in einer vollständigen Monolage des Adsorpts m mono .

θ = V ads V mono = m ads m mono
Legende
V ads -Volumen des Adsorpts
V mono -Volumen einer vollständigen Monolage des Adsorpts
m ads -Masse des Adsorpts
m mono -Masse einer vollständigen Monolage des Adsorpts

Demzufolge beträgt der Anteil der unbesetzten Adsorptionsplätze N frei .

N frei = N ges - N besetzt = N ges 1 - N besetzt N ges = N ges ( 1 - θ )
Legende
N frei -Zahl der freien Bindungsstellen auf der Oberfläche

Bei der Adsorption aus der Gasphase hängt der Bedeckungsgrad θ von der Temperatur und dem Partialdruck pi der adsorbierten Komponente i ab. Für die Adsorption aus Flüssigkeiten ist θ eine Funktion der Temperatur und der Konzentration ci der Teilchen in der Flüssigkeit. Die Adsorptions- bzw. Desorptionsgeschwindigkeit entspricht der Änderung des Bedeckungsgrades mit der Zeit d θ / d t . Diese kann bestimmt werden, indem man zu verschiedenen Zeiten den Bedeckungsgrad θ misst, und die erhaltenen Werte über die Zeit aufträgt.

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