Chimie

Adsorption de cours compact

Adsorption de cours compact


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Méthode d'adsorption de gaz

Parmi les différentes méthodes de détermination de la surface totale, les méthodes d'adsorption de gaz ont la plus large gamme d'applications.

La base expérimentale du processus d'adsorption de gaz est l'enregistrement de l'isotherme d'adsorption d'un gaz inerte (principalement N2) adsorption multicouche sur la substance solide à examiner dans la plage de pression. Le nombre de particules de gaz nécessaires pour former une couche monomoléculaire sur le solide est calculé à partir de la courbe isotherme (voir BET).

S.PARI=mmonoUNE.Gaz inerte=VmonoV~Gaz inerteNUNE.UNE.Gaz inerte
Tab.1
Liste des symboles
symbolela descriptionunité
S.PARIsurface accessible aux molécules de gaz inertem2
mmonoNombre de molécules de gaz inerte adsorbées
UNE.Gaz inerteEncombrement d'une molécule de gaz inerte adsorbéem2
Vmonovolume de gaz adsorbé pour former une monocouchem3
V~Gaz inerteVolume d'une mole de gaz inertem3mole-1
NUNE.constante d'Avogadromole-1

La précision absolue des valeurs de surface obtenues par adsorption de gaz est d'environ 25% en raison des hypothèses simplificatrices qui doivent être faites lors du calcul de la capacité monocouche et de l'exigence de surface des particules adsorbées. En pratique, cependant, dans la plupart des cas, il ne s'agit pas d'une grande précision des valeurs absolues, mais plutôt de la possibilité de pouvoir comparer différentes substances et, en particulier, différents échantillons de la même substance.


Adsorption

adsorption, Accumulation d'atomes ou de molécules sur une surface. Ce qui est important ici, c'est la réactivité chimique de la surface, qui se caractérise par l'existence de liaisons insaturées (liaisons covalentes) ou de forces électrostatiques (liaisons ioniques). Selon le type de force de liaison, une distinction est faite entre Chimisorption et Physiosorption. Dans le Physiosorption les structures électroniques de l'adsorbat et de la surface restent en grande partie inchangées. Les forces agissantes sont faibles et comparables aux forces de van der Waals dans les molécules, c'est-à-dire attribuées à des interactions dipolaires ou multipolaires. Les énergies de liaison typiques pour les espèces physisorbées sont comprises entre 10 et 100 meV. Dans le Chimisorption la particule interagit avec les valences insaturées de la surface, ce qui entraîne une modification des structures électroniques de l'adsorbat et de la surface, et en général la Fonction de travail du corps solide changé. Les énergies de liaison typiques des espèces chimisorbées sont de quelques électrons-volts. Dans le adsorption dissociative Une molécule se décompose pendant le processus d'adsorption & # 223. Ceci peut alors être décrit comme une combinaison de physisorption de la molécule et de chimisorption subséquente de composants individuels de la molécule. La courbe de potentiel correspondante est montrée dans l'illustration en utilisant comme exemple la chimisorption de l'hydrogène sur une surface métallique. L'interaction entre le matériau adsorbé et le matériau en phase gazeuse décrit la Cinétique d'adsorption. Les facteurs importants sont le Coefficient de collage, c'est-à-dire le rapport du nombre de particules adsorbées sur le nombre de particules impactantes, le degré de recouvrement, c'est-à-dire le quotient du nombre de sites d'adsorption occupés et du nombre de sites d'adsorption présents Taux d'adsorption, c'est-à-dire le nombre de particules adsorbées par unité de temps, le Degré de couverture, donc le quotient du nombre de sites d'adsorption occupés et du nombre de sites d'adsorption existants et le Isotherme d'adsorptionqui décrit la relation entre le degré de couverture et la pression de vapeur. Il existe différents modèles ou isothermes (isothermes d'adsorption) nommés d'après leurs développeurs pour décrire l'adsorption. Pour l'étude expérimentale de l'adsorption, i.a. LEED, UPS, XPS, AES et anguilles utilisé. Les applications de l'adsorption comprennent le séchage à l'aide de gel de silice et la chromatographie d'adsorption (chromatographie).

L'adsorption et l'absorption ne doivent pas être confondues. [BK2, URE]





Adsorption: (a) Schéma d'un potentiel de chimisorption en fonction de la distance de la particule adsorbante à la surface. La distance d'équilibre (z0) est compris entre 1 et 3 & # 197, les énergies de liaison (E.B.) par un électron-volt. (b) montre la combinaison du potentiel de physisorption et de chimisorption en utilisant l'exemple de l'adsorption dissociative d'hydrogène (H.2) sur les métaux (M). L'énergie d'activation (E.acte) pour la chimisorption d'un atome H de l'état physisorbé est inférieure à l'énergie de dissociation (Qinsulter) pour la décomposition d'un H2-Molécules en phase gazeuse.

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Personnel Volumes I et II

Silvia Barnert
Dr. Matthias Delbrück
Dr. Glace Reinald
Nathalie Fischer
Walter Greulich (éditeur)
Carsten Heinisch
Sonja Nagel
Dr. Gunnar Radons
MS (optique) Lynn Schilling-Benz
Dr. Joachim Schüller

Christine Weber
Ulrich Kilian

L'abréviation de l'auteur est entre crochets, le nombre entre parenthèses est le numéro du domaine, une liste des domaines se trouve dans l'avant-propos.

Katja Bammel, Berlin [KB2] (A) (13)
Prof. Dr. W. Bauhofer, Hambourg (B) (20, 22)
Sabine Baumann, Heidelberg [SB] (A) (26)
Dr. Günther Beikert, Viernheim [GB1] (A) (04, 10, 25)
Prof. Dr. Hans Berckhemer, Francfort [HB1] (A, B) (29)
Prof. Dr. Klaus Bethge, Francfort (B) (18)
Prof. Tamás S. Biró, Budapest [TB2] (A) (15)
Dr. Thomas Bührke, Leimen [TB] (A) (32)
Angela Burchard, Genève [AB] (A) (20, 22)
Dr. Matthias Delbrück, Dossenheim [MD] (A) (12, 24, 29)
Dr. Wolfgang Eisenberg, Leipzig [WE] (A) (15)
Dr. Frank Eisenhaber, Heidelberg [FE] (A) (27 Essai Biophysique)
Dr. Roger Erb, Cassel [RE1] (A) (33)
Dr. Angelika Fallert-Müller, Groß-Zimmer [AFM] (A) (16, 26)
Dr. Andreas Faulstich, Oberkochen [AF4] (A) (Essai sur l'optique adaptative)
Prof. Dr. Rudolf Feile, Darmstadt (B) (20, 22)
Stephan Fichtner, Dossenheim [SF] (A) (31)
Dr. Thomas Filk, Fribourg [TF3] (A) (10, 15)
Natalie Fischer, Dossenheim [NF] (A) (32)
Prof. Dr. Klaus Fredenhagen, Hambourg [KF2] (A) (Essai Algebraic Quantum Field Theory)
Thomas Fuhrmann, Heidelberg [TF1] (A) (14)
Christian Fulda, Heidelberg [CF] (A) (07)
Frank Gabler, Francfort [FG1] (A) (22 essais sur les systèmes de traitement de données pour les futures expériences sur les hautes énergies et les ions lourds)
Dr. Harald Genz, Darmstadt [HG1] (A) (18)
Michael Gerding, Kühlungsborn [MG2] (A) (13)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Göttingen [UG] (A) (13)
Prof. Dr. Michael Grodzicki, Salzbourg [MG1] (A, B) (01, 16 essai théorie fonctionnelle de la densité)
Prof. Dr. Hellmut Haberland, Fribourg [HH4] (A) (Essay Cluster Physics)
Dr. Andreas Heilmann, Chemnitz [AH1] (A) (20, 21)
Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
Dr. Hermann Hinsch, Heidelberg [HH2] (A) (22)
Jens Hoerner, Hanovre [JH] (A) (20)
Dr. Dieter Hoffmann, Berlin [DH2] (A, B) (02)
Renate Jerecic, Heidelberg [RJ] (A) (28)
Dr. Ulrich Kilian, Hambourg [Royaume-Uni] (A) (19)
Thomas Kluge, Mayence [TK] (A) (20)
Achim Knoll, Strasbourg [AK1] (A) (20)
Andreas Kohlmann, Heidelberg [AK2] (A) (29)
Dr. Barbara Kopff, Heidelberg [BK2] (A) (26)
Dr. Bernd Krause, Karlsruhe [BK1] (A) (19)
Ralph Kühnle, Heidelberg [RK1] (A) (05)
Dr. Andreas Markwitz, Dresde [AM1] (A) (21)
Holger Mathiszik, Bensheim [HM3] (A) (29)
Mathias Mertens, Mayence [MM1] (A) (15)
Dr. Dirk Metzger, Mannheim [DM] (A) (07)
Dr. Rudi Michalak, Warwick, Royaume-Uni [RM1] (A) (23)
Helmut Milde, Dresde [HM1] (A) (09 Essai Acoustique)
Guenter Milde, Dresde [GM1] (A) (12)
Maritha Milde, Dresde [MM2] (A) (12)
Dr. Christopher Monroe, Boulder, USA [CM] (A) (Essai Atom and Ion Traps)
Dr. Andreas Müller, Kiel [AM2] (A) (33 essai de physique au quotidien)
Dr. Nikolaus Nestlé, Ratisbonne [NN] (A) (05)
Dr. Thomas Otto, Genève [TO] (A) (06 Essai Mécanique analytique)
Prof. Dr. Harry Paul, Berlin [HP] (A) (13)
Cand. Phys. Christof Pflumm, Karlsruhe [CP] (A) (06, 08)
Prof. Dr. Ulrich Platt, Heidelberg [UP] (A) (Essai Atmosphère)
Dr. Oliver Probst, Monterrey, Mexique [OP] (A) (30)
Dr. Roland Andreas Puntigam, Munich [RAP] (A) (14 Essai Théorie Générale de la Relativité)
Dr. Gunnar Radons, Mannheim [GR1] (A) (01, 02, 32)
Prof. Dr. Günter Radons, Stuttgart [GR2] (A) (11)
Oliver Rattunde, Fribourg [OR2] (A) (16 essais sur la physique des clusters)
Dr. Karl-Henning Rehren, Göttingen [KHR] (A) (Essai Algebraic Quantum Field Theory)
Ingrid Reiser, Manhattan, États-Unis [IR] (A) (16)
Dr. Uwe Renner, Leipzig [UR] (A) (10)
Dr. Ursula Resch-Esser, Berlin [URE] (A) (21)
Prof. Dr. Hermann Rietschel, Karlsruhe [HR1] (A, B) (23)
Dr. Peter Oliver Roll, Mayence [OR1] (A, B) (04, 15 distributions d'essais)
Hans-Jörg Rutsch, Heidelberg [HJR] (A) (29)
Dr. Margit Sarstedt, Newcastle upon Tyne, Royaume-Uni [MS2] (A) (25)
Rolf Sauermost, Waldkirch [RS1] (A) (02)
Prof. Dr. Arthur Scharmann, Giessen (B) (06, 20)
Dr. Arne Schirrmacher, Munich [AS5] (A) (02)
Christina Schmitt, Fribourg [CS] (A) (16)
Cand. Phys. Jörg Schuler, Karlsruhe [JS1] (A) (06, 08)
Dr. Joachim Schüller, Mayence [JS2] (A) (10 dissertation mécanique analytique)
Prof. Dr. Heinz-Georg Schuster, Kiel [HGS] (A, B) (11 essai Chaos)
Richard Schwalbach, Mayence [RS2] (A) (17)
Prof. Dr. Klaus Stierstadt, Munich [KS] (A, B) (07, 20)
Cornelius Suchy, Bruxelles [CS2] (A) (20)
William J. Thompson, Chapel Hill, États-Unis [JMJ] (A) (Essay Computers in Physics)
Dr. Thomas Volkmann, Cologne [TV] (A) (20)
Dipl.-Géophys. Rolf vom Stein, Cologne [RVS] (A) (29)
Patrick Voss-de Haan, Mayence [PVDH] (A) (17)
Thomas Wagner, Heidelberg [TW2] (A) (29 essai atmosphère)
Manfred Weber, Francfort [MW1] (A) (28)
Markus Wenke, Heidelberg [MW3] (A) (15)
Prof. Dr. David Wineland, Boulder, États-Unis [DW] (A) (Essai Atom and Ion Traps)
Dr. Harald Wirth, Saint Genis-Pouilly, F [HW1] (A) (20) Steffen Wolf, Fribourg [SW] (A) (16)
Dr. Michael Zillgitt, Francfort [MZ] (A) (02)
Prof. Dr. Helmut Zimmermann, Iéna [HZ] (A) (32)
Dr. Kai Zuber, Dortmund [KZ] (A) (19)

Dr. Ulrich Kilian (responsable)
Christine Weber

Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin

L'abréviation de l'auteur est entre crochets, le nombre entre parenthèses est le numéro du domaine, une liste des domaines se trouve dans l'avant-propos.

Markus Aspelmeyer, Munich [MA1] (A) (20)
Dr. Katja Bammel, Cagliari, I [KB2] (A) (13)
Doz. Hans-Georg Bartel, Berlin [HGB] (A) (02)
Steffen Bauer, Karlsruhe [SB2] (A) (20, 22)
Dr. Günther Beikert, Viernheim [GB1] (A) (04, 10, 25)
Prof. Dr. Hans Berckhemer, Francfort [HB1] (A, B) (29)
Dr. Werner Biberacher, Garching [WB] (B) (20)
Prof. Tamás S. Biró, Budapest [TB2] (A) (15)
Prof. Dr. Helmut Bokemeyer, Darmstadt [HB2] (A, B) (18)
Dr. Ulf Borgeest, Hambourg [UB2] (A) (Essay Quasars)
Dr. Thomas Bührke, Leimen [TB] (A) (32)
Jochen Büttner, Berlin [JB] (A) (02)
Dr. Matthias Delbrück, Dossenheim [MD] (A) (12, 24, 29)
Karl Eberl, Stuttgart [KE] (A) (Essai sur l'épitaxie par faisceau moléculaire)
Dr. Dietrich Einzel, Garching [DE] (A) (20)
Dr. Wolfgang Eisenberg, Leipzig [WE] (A) (15)
Dr. Frank Eisenhaber, Vienne [FE] (A) (27)
Dr. Roger Erb, Kassel [RE1] (A) (33 essai Phénomènes optiques dans l'atmosphère)
Dr. Christian Eurich, Brême [CE] (A) (Réseaux de neurones d'essai)
Dr. Angelika Fallert-Müller, Groß-Zimmer [AFM] (A) (16, 26)
Stephan Fichtner, Heidelberg [SF] (A) (31)
Dr. Thomas Filk, Fribourg [TF3] (A) (10, 15 essai théorie de la percolation)
Natalie Fischer, Walldorf [NF] (A) (32)
Dr. Harald Fuchs, Münster [HF] (A) (Essay Scanning Probe Microscopy)
Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
Christian Fulda, Hanovre [CF] (A) (07)
Dr. Harald Genz, Darmstadt [HG1] (A) (18)
Michael Gerding, Kühlungsborn [MG2] (A) (13)
Prof. Dr. Gerd Graßhoff, Berne [GG] (A) (02)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
Prof. Dr. Michael Grodzicki, Salzbourg [MG1] (B) (01, 16)
Gunther Hadwich, Munich [GH] (A) (20)
Dr. Andreas Heilmann, Halle [AH1] (A) (20, 21)
Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
Dr. Christoph Heinze, Hambourg [CH3] (A) (29)
Dr. Marc Hemberger, Heidelberg [MH2] (A) (19)
Florian Herold, Munich [FH] (A) (20)
Dr. Hermann Hinsch, Heidelberg [HH2] (A) (22)
Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin [DH2] (A, B) (02)
Dr. Georg Hoffmann, Gif-sur-Yvette, FR [GH1] (A) (29)
Dr. Gert Jacobi, Hambourg [GJ] (B) (09)
Renate Jerecic, Heidelberg [RJ] (A) (28)
Dr. Catherine Journet, Stuttgart [CJ] (A) (Essai nanotubes)
Prof. Dr. Josef Kallrath, Ludwigshafen, [JK] (A) (04 Essai Méthodes numériques en physique)
Priv.-Doz. Dr. Claus Kiefer, Fribourg [CK] (A) (14, 15 Essai Quantum Gravity)
Richard Kilian, Wiesbaden [RK3] (22)
Dr. Ulrich Kilian, Heidelberg [Royaume-Uni] (A) (19)
Dr. Uwe Klemradt, Munich [UK1] (A) (20, essai sur les transitions de phase et les phénomènes critiques)
Dr. Achim Knoll, Karlsruhe [AK1] (A) (20)
Dr. Alexei Kojevnikov, College Park, États-Unis [AK3] (A) (02)
Dr. Berndt Koslowski, Ulm [BK] (A) (Essai de physique des surfaces et des interfaces)
Dr. Bernd Krause, Munich [BK1] (A) (19)
Dr. Jens Kreisel, Grenoble [JK2] (A) (20)
Dr. Gero Kube, Mayence [GK] (A) (18)
Ralph Kühnle, Heidelberg [RK1] (A) (05)
Volker Lauff, Magdebourg [VL] (A) (04)
Priv.-Doz. Dr. Axel Lorke, Munich [AL] (A) (20)
Dr. Andreas Markwitz, Lower Hutt, Nouvelle-Zélande [AM1] (A) (21)
Holger Mathiszik, Celle [HM3] (A) (29)
Dr. Dirk Metzger, Mannheim [DM] (A) (07)
Prof. Dr. Karl von Meyenn, Munich [KVM] (A) (02)
Dr. Rudi Michalak, Augsbourg [RM1] (A) (23)
Helmut Milde, Dresde [HM1] (A) (09)
Günter Milde, Dresde [GM1] (A) (12)
Marita Milde, Dresde [MM2] (A) (12)
Dr. Andreas Müller, Kiel [AM2] (A) (33)
Dr. Nikolaus Nestle, Leipzig [NN] (A, B) (05, 20 essais sur l'épitaxie par faisceaux moléculaires, la physique des surfaces et des interfaces et la microscopie à sonde à balayage)
Dr. Thomas Otto, Genève [À] (A) (06)
Dr. Ulrich Parlitz, Göttingen [UP1] (A) (11)
Christof Pflumm, Karlsruhe [CP] (A) (06, 08)
Dr. Oliver Probst, Monterrey, Mexique [OP] (A) (30)
Dr. Roland Andreas Puntigam, Munich [RAP] (A) (14)
Dr. Andrea Quintel, Stuttgart [AQ] (A) (Essai sur les nanotubes)
Dr. Gunnar Radons, Mannheim [GR1] (A) (01, 02, 32)
Dr. Max Rauner, Weinheim [MR3] (A) (15 Essais Informatique Quantique)
Robert Raussendorf, Munich [RR1] (A) (19)
Ingrid Reiser, Manhattan, États-Unis [IR] (A) (16)
Dr. Uwe Renner, Leipzig [UR] (A) (10)
Dr. Ursula Resch-Esser, Berlin [URE] (A) (21)
Dr. Peter Oliver Roll, Ingelheim [OR1] (A, B) (15 essais sur la mécanique quantique et ses interprétations)
Prof. Dr. Siegmar Roth, Stuttgart [SR] (A) (Essai sur les nanotubes)
Hans-Jörg Rutsch, Walldorf [HJR] (A) (29)
Dr. Margit Sarstedt, Louvain, B [MS2] (A) (25)
Rolf Sauermost, Waldkirch [RS1] (A) (02)
Matthias Schemmel, Berlin [MS4] (A) (02)
Michael Schmid, Stuttgart [MS5] (A) (Essai sur les nanotubes)
Dr. Martin Schön, Constance [MS] (A) (14)
Jörg Schuler, Taunusstein [JS1] (A) (06, 08)
Dr. Joachim Schüller, Dossenheim [JS2] (A) (10)
Richard Schwalbach, Mayence [RS2] (A) (17)
Prof. Dr. Paul Steinhardt, Princeton, États-Unis [PS] (A) (essai sur les quasicristaux et les quasi-cellules unitaires)
Prof. Dr. Klaus Stierstadt, Munich [KS] (B)
Dr. Siegmund Stintzing, Munich [ES1] (A) (22)
Cornelius Suchy, Bruxelles [CS2] (A) (20)
Dr. Volker Theileis, Munich [VT] (A) (20)
Prof. Dr. Gerald 't Hooft, Utrecht, NL [GT2] (A) (essai renormalisation)
Dr. Annette Vogt, Berlin [AV] (A) (02)
Dr. Thomas Volkmann, Cologne [TV] (A) (20)
Rolf vom Stein, Cologne [RVS] (A) (29)
Patrick Voss-de Haan, Mayence [PVDH] (A) (17)
Dr. Thomas Wagner, Heidelberg [TW2] (A) (29)
Dr. Hildegard Wasmuth-Fries, Ludwigshafen [HWF] (A) (26)
Manfred Weber, Francfort [MW1] (A) (28)
Priv.-Doz. Dr. Burghard Weiss, Lübeck [BW2] (A) (02)
Prof. Dr. Klaus Winter, Berlin [KW] (A) (essai sur la physique des neutrinos)
Dr. Achim Wixforth, Munich [AW1] (A) (20)
Dr. Steffen Wolf, Berkeley, États-Unis [SO] (A) (16)
Priv.-Doz. Dr. Jochen Wosnitza, Karlsruhe [JW] (A) (23 essai supraconducteurs organiques)
Priv.-Doz. Dr. Jörg Zegenhagen, Stuttgart [JZ3] (A) (21 essais de reconstructions de surfaces)
Dr. Kai Zuber, Dortmund [KZ] (A) (19)
Dr. Werner Zwerger, Munich [WZ] (A) (20)

Dr. Ulrich Kilian (responsable)
Christine Weber

Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin

L'abréviation de l'auteur est entre crochets, le nombre entre parenthèses est le numéro du domaine, une liste des domaines se trouve dans l'avant-propos.

Prof. Dr. Klaus Andres, Garching [KA] (A) (10)
Markus Aspelmeyer, Munich [MA1] (A) (20)
Dr. Katja Bammel, Cagliari, I [KB2] (A) (13)
Doz. Hans-Georg Bartel, Berlin [HGB] (A) (02)
Steffen Bauer, Karlsruhe [SB2] (A) (20, 22)
Dr. Günther Beikert, Viernheim [GB1] (A) (04, 10, 25)
Prof. Dr. Hans Berckhemer, Francfort [HB1] (A, B) (29 Essai Sismologie)
Dr. Werner Biberacher, Garching [WB] (B) (20)
Prof. Tamás S. Biró, Budapest [TB2] (A) (15)
Prof. Dr. Helmut Bokemeyer, Darmstadt [HB2] (A, B) (18)
Dr. Thomas Bührke, Leimen [TB] (A) (32)
Jochen Büttner, Berlin [JB] (A) (02)
Dr. Matthias Delbrück, Dossenheim [MD] (A) (12, 24, 29)
Prof. Dr. Martin Dressel, Stuttgart (A) (essai sur les ondes de densité de spin)
Dr. Michael Eckert, Munich [ME] (A) (02)
Dr. Dietrich Einzel, Garching (A) (essai supraconductivité et superfluidité)
Dr. Wolfgang Eisenberg, Leipzig [WE] (A) (15)
Dr. Frank Eisenhaber, Vienne [FE] (A) (27)
Dr. Roger Erb, Cassel [RE1] (A) (33)
Dr. Angelika Fallert-Müller, Groß-Zimmer [AFM] (A) (16, 26)
Stephan Fichtner, Heidelberg [SF] (A) (31)
Dr. Thomas Filk, Fribourg [TF3] (A) (10, 15)
Natalie Fischer, Walldorf [NF] (A) (32)
Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
Christian Fulda, Hanovre [CF] (A) (07)
Frank Gabler, Francfort [FG1] (A) (22)
Dr. Harald Genz, Darmstadt [HG1] (A) (18)
Prof. Dr. Henning Genz, Karlsruhe [HG2] (A) (Essais Symétrie et Vide)
Dr. Michael Gerding, Potsdam [MG2] (A) (13)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
Gunther Hadwich, Munich [GH] (A) (20)
Dr. Andreas Heilmann, Halle [AH1] (A) (20, 21)
Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
Dr. Marc Hemberger, Heidelberg [MH2] (A) (19)
Dr. Sascha Hilgenfeldt, Cambridge, États-Unis (A) (essai sonoluminescence)
Dr. Hermann Hinsch, Heidelberg [HH2] (A) (22)
Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin [DH2] (A, B) (02)
Dr. Gert Jacobi, Hambourg [GJ] (B) (09)
Renate Jerecic, Heidelberg [RJ] (A) (28)
Prof. Dr. Josef Kallrath, Ludwigshafen [JK] (A) (04)
Priv.-Doz. Dr. Claus Kiefer, Fribourg [CK] (A) (14, 15)
Richard Kilian, Wiesbaden [RK3] (22)
Dr. Ulrich Kilian, Heidelberg [Royaume-Uni] (A) (19)
Thomas Kluge, Juliers [TK] (A) (20)
Dr. Achim Knoll, Karlsruhe [AK1] (A) (20)
Dr. Alexei Kojevnikov, College Park, États-Unis [AK3] (A) (02)
Dr. Bernd Krause, Munich [BK1] (A) (19)
Dr. Gero Kube, Mayence [GK] (A) (18)
Ralph Kühnle, Heidelberg [RK1] (A) (05)
Volker Lauff, Magdebourg [VL] (A) (04)
Dr. Anton Lerf, Garching [AL1] (A) (23)
Dr. Detlef Lohse, Twente, NL (A) (essai sonoluminescence)
Priv.-Doz. Dr. Axel Lorke, Munich [AL] (A) (20)
Prof. Dr. Jan Louis, Halle (A) (essai théorie des cordes)
Dr. Andreas Markwitz, Lower Hutt, Nouvelle-Zélande [AM1] (A) (21)
Holger Mathiszik, Celle [HM3] (A) (29)
Dr. Dirk Metzger, Mannheim [DM] (A) (07)
Dr. Rudi Michalak, Dresde [RM1] (A) (23 essai de physique des basses températures)
Günter Milde, Dresde [GM1] (A) (12)
Helmut Milde, Dresde [HM1] (A) (09)
Marita Milde, Dresde [MM2] (A) (12)
Prof. Dr. Andreas Müller, Trèves [AM2] (A) (33)
Prof. Dr. Karl Otto Münnich, Heidelberg (A) (Essai de physique de l'environnement)
Dr. Nikolaus Nestlé, Leipzig [NN] (A, B) (05, 20)
Dr. Thomas Otto, Genève [À] (A) (06)
Priv.-Doz. Dr. Ulrich Parlitz, Göttingen [UP1] (A) (11)
Christof Pflumm, Karlsruhe [CP] (A) (06, 08)
Dr. Oliver Probst, Monterrey, Mexique [OP] (A) (30)
Dr. Roland Andreas Puntigam, Munich [RAP] (A) (14)
Dr. Gunnar Radons, Mannheim [GR1] (A) (01, 02, 32)
Dr. Max Rauner, Weinheim [MR3] (A) (15)
Robert Raussendorf, Munich [RR1] (A) (19)
Ingrid Reiser, Manhattan, États-Unis [IR] (A) (16)
Dr. Uwe Renner, Leipzig [UR] (A) (10)
Dr. Ursula Resch-Esser, Berlin [URE] (A) (21)
Dr. Peter Oliver Roll, Ingelheim [OR1] (A, B) (15)
Hans-Jörg Rutsch, Walldorf [HJR] (A) (29)
Rolf Sauermost, Waldkirch [RS1] (A) (02)
Matthias Schemmel, Berlin [MS4] (A) (02)
Prof. Dr. Erhard Scholz, Wuppertal [ES] (A) (02)
Dr. Martin Schön, Konstanz [MS] (A) (14 essai théorie de la relativité restreinte)
Dr. Erwin Schuberth, Garching [ES4] (A) (23)
Jörg Schuler, Taunusstein [JS1] (A) (06, 08)
Dr. Joachim Schüller, Dossenheim [JS2] (A) (10)
Richard Schwalbach, Mayence [RS2] (A) (17)
Prof. Dr. Klaus Stierstadt, Munich [KS] (B)
Dr. Siegmund Stintzing, Munich [ES1] (A) (22)
Dr. Berthold Suchan, Giessen [BS] (A) (Dissertation sur la philosophie des sciences)
Cornelius Suchy, Bruxelles [CS2] (A) (20)
Dr. Volker Theileis, Munich [VT] (A) (20)
Prof. Dr. Stefan Theisen, Munich (A) (essai théorie des cordes)
Dr. Annette Vogt, Berlin [AV] (A) (02)
Dr. Thomas Volkmann, Cologne [TV] (A) (20)
Rolf vom Stein, Cologne [RVS] (A) (29)
Dr. Patrick Voss-de Haan, Mayence [PVDH] (A) (17)
Dr. Thomas Wagner, Heidelberg [TW2] (A) (29)
Manfred Weber, Francfort [MW1] (A) (28)
Dr. Martin Werner, Hambourg [MW] (A) (29)
Dr. Achim Wixforth, Munich [AW1] (A) (20)
Dr. Steffen Wolf, Berkeley, États-Unis [SO] (A) (16)
Dr. Stefan L. Wolff, Munich [SW1] (A) (02)
Priv.-Doz. Dr. Jochen Wosnitza, Karlsruhe [JW] (A) (23)
Dr. Kai Zuber, Dortmund [KZ] (A) (19)
Dr. Werner Zwerger, Munich [WZ] (A) (20)

Articles sur le sujet

Charge.

Absorption de substances

L'absorption d'une substance par une autre signifie un mélange sans réaction chimique. Le processus d'absorption est causé par une affinité d'une substance pour l'autre - il existe une certaine solubilité des substances les unes dans les autres. L'absorption des gaz peut avoir lieu non seulement dans un liquide, mais aussi dans une substance solide. Le gaz est dissous dans l'absorbant à une température donnée, produisant de la chaleur (chaleur d'absorption ou chaleur de dissolution). Celui-ci devient absorbant (ou absorbant), qui devient gaz absorbé Absorber appelé.

S'il s'agit d'un système fermé, par exemple un liquide et un gaz, alors flux (Diffusion) d'abord les atomes ou molécules gazeux dans le liquide jusqu'à ce que la solubilité du gaz dans le liquide soit atteinte. Un équilibre dynamique est établi, c'est-à-dire que le flux de particules dans le liquide est tout aussi important que le flux de particules dans la phase gazeuse.

Si aucune réaction chimique n'a lieu lors de la dissolution des gaz, la loi de Henry s'applique approximativement aux liquides à basse pression. A une température donnée, la concentration $ c $ d'un gaz est proportionnelle à sa pression $ p $ au dessus du liquide :

Ici $ k $ est le coefficient d'absorption, qui dépend de la température et des substances impliquées. Si plusieurs gaz interviennent dans l'absorption, ils se dissolvent dans la phase gazeuse indépendamment les uns des autres en fonction de leur pression partielle respective $ p_ mathrm x $ :

$ c_x = k_ mathrm x cdot p_ mathrm x $ (théorème de distribution d'Henry-Dalton)

Si plusieurs liquides non miscibles sont impliqués comme absorbants dans un gaz, le rapport des concentrations est indépendant de la quantité de substance dissoute et des liquides et ne dépend que de la température et des substances, voir le théorème de distribution de Nernst.


Utilisation

La sorption, en particulier l'adsorption, joue un rôle important dans le comportement des polluants dans l'environnement, par ex. de polluants organiques dans l'air (accumulation sur les particules d'aérosols) ou dans le sous-sol (accumulation sur les constituants du sol ou sur les colloïdes). Par exemple, les polluants peuvent être liés aux particules du sol à long terme par sorption. Les polluants peu solubles dans l'eau et/ou peu volatils peuvent être transportés sur de longues distances par sorption sur des particules de poussières dans l'atmosphère ou sur des particules en suspension dans l'eau (y compris les infiltrations des sols et des nappes phréatiques).

La sorption est techniquement utilisée dans les refroidisseurs à absorption et dans le séchage de l'air avec des substances absorbant l'eau (voir climatisation solaire).


Isotherme d'adsorption

Décrit essentiellement un Isotherme de sorption les État d'équilibre la sorption d'une substance Température constante.

L'isotherme d'adsorption représente une relation entre la Couvrir la surface et le Concentration d'adsorption Les atomes sont dans le phase gazeuse ou liquide toujours en équilibre avec les atomes adsorbés à l'interface de l'adsorbant.
La concentration d'adsorption est dans le phase liquide avec et dans le phase gazeuse comme pression partielle dans exprimé.

Les isothermes les plus couramment utilisées sont les Isotherme d'Henri, les Isotherme amical et le Isotherme de Langmuir.

Henry isothermes sont principalement utilisés dans la gamme des faibles concentrations, car ils ne prennent pas en compte les interactions entre les particules.
Ils ressemblent à ça :

désigne le Chargement en cours du sorbant, signifie Concentration d'adsorption et est un coefficient linéaire appelé Constante d'Henri. La constante de Henry est une mesure de la capacité d'absorption d'un gaz dans une solution en phase aqueuse. Celui-ci diffère selon le gaz considéré.

Une autre isotherme importante est la soi-disant Isotherme sympathique. Dans ce cas, contrairement aux isothermes de Henry, Interactions considéré entre les particules :

est le soi-disant Coefficient de genre et relie le Concentration d'adsorption avec le Exposant amical .

Dans le Isotherme de Langmuir il est pris en compte qu'un quantité maximale à l'existant Sites d'adsorption existe. Interactions sera encore ici négligé:

L'expression désigne la valeur de lorsque l'adsorbant avec un monocouche fermée de l'adsorbat est couvert. Du Coefficient de sorption de Langmuir volonté avec désigné.


Bibliographie

R. Marc, revue. f. la physique. chimie75, 710 (1911)81, 641 (1913).

Voir par ex. B. L. Michaelis, Physique. Chimie d. Colloids, page 377. Extrait de « Physical Chemistry and Medicine » (édité par A. v. Korányi et P. F. Richter, 1908.)

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Voir H. Freundlich et W. Neumann, Zeitschr. f. la physique. chimie67, 542 (1909).

La substance absorbée par adsorption normale n'est probablement pas capable de déplacer la substance absorbée par l'adsorption d'ions déplaçant [voir H. Michaelis et H. Lachs, Zeitschr. f. Électrochimie17, 1 et 917 (1911). Cela pourrait être avancé en faveur de l'idée que l'adsorption d'ions de déplacement est essentiellement quelque chose de différent des causes habituelles et purement électrochimiques. Notre façon, d'autre part, explique la validité des isothermes d'adsorption, et le comportement trouvé par L. Michaelis et H. Lachs pourrait être dû au fait que, comme je l'ai dit, l'adsorption d'un ion est très forte, presque rappelant une formation complexe.

Voir A. Pappenheim, Grundrisse d. Chimie des couleurs page 64.

A. Pappenheim, Loc. cit. Plans d'étage d. Chimie des couleurs page 115.

A. Pappenheim, Loc. cit. Plans d'étage d. Chimie des couleurs page 112.

La safranine est également un colorant qui ne colore pas tous les composants des cellules basophiles (Pappenheim, Loc. Cit. Grundrisse d. Frabchemie. P. 115), ce qui à son tour serait associé à sa relativement faible adsorbabilité.

Loc. cit. Plans d'étage d. Chimie des couleurs. P. 318.

H. Freundlich et G. Losev, Loc. cit. P. 318.

W. Biltz, Ber., D. Allemand. chim. Gès.37, 1095 (1904).

Cependant, le comportement du charbon « neutre » nécessite encore une clarification particulière. Le fait qu'il absorbe des colloïdes positifs et négatifs de façon notable sans montrer de charge prononcée lors de la cataphorèse n'est peut-être pas tout à fait évident.

Biochimie. Magazine23, 27 (1909).

R. Marc, revue. f. la physique. Chimie,81, 64 1 (1913).

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L. Michaelis et P. Rona, H. Freundlich et M. Masius, Loc. cité ..

H. Freundlich et H. Pape, Zeitschr. f. la physique. chimie86, 466 (1914).

L'acide benzoïque n'a pas été utilisé à des fins de comparaison ; la valeur étonnamment élevée - probablement pas tout à fait correcte - de 1 / n entraînerait des écarts importants lors de l'extrapolation à partir de concentrations significativement plus élevées. Institut de Chimie Physique et d'Electrochimie de l'Université Technique Ducale


Investigations sur la surface adsorbante et catalytiquement active des noirs de carbone

L'adsorption d'azote, de phénol et de bleu de méthylène ainsi que les performances catalytiques dans la formation de HBr ont été mesurées sur huit noirs de carbone à l'état de livraison et après graphitisation et activation. L'examen au microscope électronique et radiographique ont été utilisés à des fins de comparaison.

En évaluant les isothermes d'adsorption du phénol selon BET, un très bon accord avec la surface mesurée à l'azote a été obtenu.

L'espace requis pour 1 mg de phénol était de 2,64 m 2, pour 1 mg de bleu de méthylène de 1,46 m 2 sur du noir de carbone graphité et de 2,45 m 2 sur du noir de carbone non tracé. Dans le cas des surfaces en carbone pur, la performance catalytique est également une mesure de la surface, quelle que soit la graphitisation. Les sites actifs ne jouent pas de rôle dans cette catalyse.

Lorsqu'elles sont activées, les cristallites individuelles brûlent des particules sphériques, tandis que les autres restent inchangées. Cela donne aux particules une très grande surface interne : « facteur de rugosité » . Au cours de la graphitisation, seuls les nombreux petits cristallites au sein de chaque particule croissent ensemble pour former quelques gros cristaux.


Contenu

L'adsorption des gaz et des solutés est généralement décrite par des isothermes, c'est-à-dire la quantité d'adsorbat sur l'adsorbant en fonction de sa pression (si gaz) ou de sa concentration (pour les solutés en phase liquide) à température constante. La quantité adsorbée est presque toujours normalisée par la masse de l'adsorbant pour permettre la comparaison de différents matériaux. À ce jour, 15 modèles d'isothermes différents ont été développés. [9]

Veuillez modifier

Le premier ajustement mathématique à une isotherme a été publié par Freundlich et Kuster (1906) et est une formule purement empirique pour les adsorbats gazeux :

Langmuir Modifier

Irving Langmuir a été le premier à dériver une isotherme d'adsorption scientifiquement fondée en 1918. [10] Le modèle s'applique aux gaz adsorbés sur des surfaces solides. C'est une isotherme semi-empirique avec une base cinétique et a été dérivée sur la base de la thermodynamique statistique. C'est l'équation isotherme la plus courante à utiliser en raison de sa simplicité et de sa capacité à s'adapter à une variété de données d'adsorption. Il repose sur quatre hypothèses :

  1. Tous les sites d'adsorption sont équivalents et chaque site ne peut accueillir qu'une molécule.
  2. The surface is energetically homogeneous, and adsorbed molecules do not interact.
  3. There are no phase transitions.
  4. At the maximum adsorption, only a monolayer is formed. Adsorption only occurs on localized sites on the surface, not with other adsorbates.

These four assumptions are seldom all true: there are always imperfections on the surface, adsorbed molecules are not necessarily inert, and the mechanism is clearly not the same for the very first molecules to adsorb to a surface as for the last. The fourth condition is the most troublesome, as frequently more molecules will adsorb to the monolayer this problem is addressed by the BET isotherm for relatively flat (non-microporous) surfaces. The Langmuir isotherm is nonetheless the first choice for most models of adsorption and has many applications in surface kinetics (usually called Langmuir–Hinshelwood kinetics) and thermodynamics.

Through its slope and y intercept we can obtain vmon and K, which are constants for each adsorbent–adsorbate pair at a given temperature. vmon is related to the number of adsorption sites through the ideal gas law. If we assume that the number of sites is just the whole area of the solid divided into the cross section of the adsorbate molecules, we can easily calculate the surface area of the adsorbent. The surface area of an adsorbent depends on its structure: the more pores it has, the greater the area, which has a big influence on reactions on surfaces.

If more than one gas adsorbs on the surface, we define θ E > as the fraction of empty sites, and we have:

where i is each one of the gases that adsorb.

1) To choose between the langmuir and freundlich equations, the enthalpies of adsorption must be investigated. [11] While the langmuir model assumes that the energy of adsorption remains constant with surface occupancy, the Freundlich equation is derived with the assumption that the heat of adsorption continually decrease as the binding sites are occupied. [12] The choice of the model based on best fitting of the data is a common misconception. [13]

2) The use of the linearized form of the langmuir model is no longer common practice. Advances in computational power allowed for nonlinear regression to be performed quickly and with higher confidence since no data transformation is required.

BET Edit

Often molecules do form multilayers, that is, some are adsorbed on already adsorbed molecules, and the Langmuir isotherm is not valid. In 1938 Stephen Brunauer, Paul Emmett, and Edward Teller developed a model isotherm that takes that possibility into account. Their theory is called BET theory, after the initials in their last names. They modified Langmuir's mechanism as follows:

The derivation of the formula is more complicated than Langmuir's (see links for complete derivation). We obtain:

The Langmuir isotherm is usually better for chemisorption, and the BET isotherm works better for physisorption for non-microporous surfaces.

Kisliuk Edit

In other instances, molecular interactions between gas molecules previously adsorbed on a solid surface form significant interactions with gas molecules in the gaseous phases. Hence, adsorption of gas molecules to the surface is more likely to occur around gas molecules that are already present on the solid surface, rendering the Langmuir adsorption isotherm ineffective for the purposes of modelling. This effect was studied in a system where nitrogen was the adsorbate and tungsten was the adsorbent by Paul Kisliuk (1922–2008) in 1957. [14] To compensate for the increased probability of adsorption occurring around molecules present on the substrate surface, Kisliuk developed the precursor state theory, whereby molecules would enter a precursor state at the interface between the solid adsorbent and adsorbate in the gaseous phase. From here, adsorbate molecules would either adsorb to the adsorbent or desorb into the gaseous phase. The probability of adsorption occurring from the precursor state is dependent on the adsorbate's proximity to other adsorbate molecules that have already been adsorbed. If the adsorbate molecule in the precursor state is in close proximity to an adsorbate molecule that has already formed on the surface, it has a sticking probability reflected by the size of the SE constant and will either be adsorbed from the precursor state at a rate of kEC or will desorb into the gaseous phase at a rate of kES. If an adsorbate molecule enters the precursor state at a location that is remote from any other previously adsorbed adsorbate molecules, the sticking probability is reflected by the size of the SD constant.

These factors were included as part of a single constant termed a "sticking coefficient", kE, described below:

As SD is dictated by factors that are taken into account by the Langmuir model, SD can be assumed to be the adsorption rate constant. However, the rate constant for the Kisliuk model (R’) is different from that of the Langmuir model, as R’ is used to represent the impact of diffusion on monolayer formation and is proportional to the square root of the system's diffusion coefficient. The Kisliuk adsorption isotherm is written as follows, where θ(t) is fractional coverage of the adsorbent with adsorbate, and t is immersion time:

Solving for θ(t) yields:

Adsorption enthalpy Edit

Adsorption constants are equilibrium constants, therefore they obey the van 't Hoff equation:

As can be seen in the formula, the variation of K must be isosteric, that is, at constant coverage. If we start from the BET isotherm and assume that the entropy change is the same for liquefaction and adsorption, we obtain

that is to say, adsorption is more exothermic than liquefaction.

Single-molecule explanation Edit

The adsorption of ensemble molecules on a surface or interface can be divided into two processes: adsorption and desorption. If the adsorption rate wins the desorption rate, the molecules will accumulate over time giving the adsorption curve over time. If the desorption rate is larger, the number of molecules on the surface will decrease over time. The adsorption rate is dependent on the temperature, the diffusion rate of the solute, and the energy barrier between the molecule and the surface. The diffusion and key elements of the adsorption rate can be calculated use Fick's laws of diffusion and Einstein relation (kinetic theory). The desorption of a molecule from the surface depends on the binding energy of the molecule to the surface and the temperature.

Since 1980 two theories were worked on to explain adsorption and obtain equations that work. These two are referred to as the chi hypothesis, the quantum mechanical derivation, and Excess Surface Work, ESW. [15] Both these theories yield the same equation for flat surfaces:

Where U is the unit step function. The definitions of the other symbols is as follows:

where "ads" stands for "adsorbed", "m" stands for "monolayer equivalence" and "vap" is reference to the vapor pressure of the liquid adsorptive at the same temperature as the solid sample. The unit function creates the definition of the molar energy of adsorption for the first adsorbed molecule by:

Notice that in this description of physical adsorption, the entropy of adsorption is consistent with the Dubinin thermodynamic criterion, that is the entropy of adsorption from the liquid state to the adsorbed state is approximately zero.

Characteristics and general requirements Edit

Adsorbents are used usually in the form of spherical pellets, rods, moldings, or monoliths with a hydrodynamic radius between 0.25 and 5 mm. They must have high abrasion resistance, high thermal stability and small pore diameters, which results in higher exposed surface area and hence high capacity for adsorption. The adsorbents must also have a distinct pore structure that enables fast transport of the gaseous vapors.

Most industrial adsorbents fall into one of three classes:

  • Oxygen-containing compounds – Are typically hydrophilic and polar, including materials such as silica gel and zeolites.
  • Carbon-based compounds – Are typically hydrophobic and non-polar, including materials such as activated carbon and graphite.
  • Polymer-based compounds – Are polar or non-polar, depending on the functional groups in the polymer matrix.

Silica gel Edit

Silica gel is a chemically inert, non-toxic, polar and dimensionally stable (< 400 °C or 750 °F) amorphous form of SiO2. It is prepared by the reaction between sodium silicate and acetic acid, which is followed by a series of after-treatment processes such as aging, pickling, etc. These after-treatment methods results in various pore size distributions.

Silica is used for drying of process air (e.g. oxygen, natural gas) and adsorption of heavy (polar) hydrocarbons from natural gas.

Zeolites Edit

Zeolites are natural or synthetic crystalline aluminosilicates, which have a repeating pore network and release water at high temperature. Zeolites are polar in nature.

They are manufactured by hydrothermal synthesis of sodium aluminosilicate or another silica source in an autoclave followed by ion exchange with certain cations (Na + , Li + , Ca 2+ , K + , NH4 + ). The channel diameter of zeolite cages usually ranges from 2 to 9 Å. The ion exchange process is followed by drying of the crystals, which can be pelletized with a binder to form macroporous pellets.

Zeolites are applied in drying of process air, CO2 removal from natural gas, CO removal from reforming gas, air separation, catalytic cracking, and catalytic synthesis and reforming.

Non-polar (siliceous) zeolites are synthesized from aluminum-free silica sources or by dealumination of aluminum-containing zeolites. The dealumination process is done by treating the zeolite with steam at elevated temperatures, typically greater than 500 °C (930 °F). This high temperature heat treatment breaks the aluminum-oxygen bonds and the aluminum atom is expelled from the zeolite framework.

Activated carbon Edit

Activated carbon is a highly porous, amorphous solid consisting of microcrystallites with a graphite lattice, usually prepared in small pellets or a powder. It is non-polar and cheap. One of its main drawbacks is that it reacts with oxygen at moderate temperatures (over 300 °C).

Activated carbon can be manufactured from carbonaceous material, including coal (bituminous, subbituminous, and lignite), peat, wood, or nutshells (e.g., coconut). The manufacturing process consists of two phases, carbonization and activation. [20] [21] The carbonization process includes drying and then heating to separate by-products, including tars and other hydrocarbons from the raw material, as well as to drive off any gases generated. The process is completed by heating the material over 400 °C (750 °F) in an oxygen-free atmosphere that cannot support combustion. The carbonized particles are then "activated" by exposing them to an oxidizing agent, usually steam or carbon dioxide at high temperature. This agent burns off the pore blocking structures created during the carbonization phase and so, they develop a porous, three-dimensional graphite lattice structure. The size of the pores developed during activation is a function of the time that they spend in this stage. Longer exposure times result in larger pore sizes. The most popular aqueous phase carbons are bituminous based because of their hardness, abrasion resistance, pore size distribution, and low cost, but their effectiveness needs to be tested in each application to determine the optimal product.

Activated carbon is used for adsorption of organic substances [22] and non-polar adsorbates and it is also usually used for waste gas (and waste water) treatment. It is the most widely used adsorbent since most of its chemical (e.g. surface groups) and physical properties (e.g. pore size distribution and surface area) can be tuned according to what is needed. Its usefulness also derives from its large micropore (and sometimes mesopore) volume and the resulting high surface area.

The adsorption of water at surfaces is of broad importance in chemical engineering, materials science and catalysis. Also termed surface hydration, the presence of physically or chemically adsorbed water at the surfaces of solids plays an important role in governing interface properties, chemical reaction pathways and catalytic performance in a wide range of systems. In the case of physically adsorbed water, surface hydration can be eliminated simply through drying at conditions of temperature and pressure allowing full vaporization of water. For chemically adsorbed water, hydration may be in the form of either dissociative adsorption, where H2O molecules are dissociated into surface adsorbed -H and -OH, or molecular adsorption (associative adsorption) where individual water molecules remain intact [23]

The low cost ($200/ton) and high cycle rate (2,000 ×) of synthetic zeolites such as Linde 13X with water adsorbate has garnered much academic and commercial interest recently for use for thermal energy storage (TES), specifically of low-grade solar and waste heat. Several pilot projects have been funded in the EU from 2000 to the present (2020). [ citation needed ] The basic concept is to store solar thermal energy as chemical latent energy in the zeolite. Typically, hot dry air from flat plate solar collectors is made to flow through a bed of zeolite such that any water adsorbate present is driven off. Storage can be diurnal, weekly, monthly, or even seasonal depending on the volume of the zeolite and the area of the solar thermal panels. When heat is called for during the night, or sunless hours, or winter, humidified air flows through the zeolite. As the humidity is adsorbed by the zeolite, heat is released to the air and subsequently to the building space. This form of TES, with specific use of zeolites, was first taught by Guerra in 1978. [24]

Typical adsorbents proposed for carbon capture and storage are zeolites and MOFs. [25] The customization of adsorbents makes them a potentially attractive alternative to absorption. Because adsorbents can be regenerated by temperature or pressure swing, this step can be less energy intensive than absorption regeneration methods. [26] Major problems that are present with adsorption cost in carbon capture are: regenerating the adsorbent, mass ratio, solvent/MOF, cost of adsorbent, production of the adsorbent, lifetime of adsorbent. [27]

In sorption enhanced water gas shift (SEWGS) technology a pre-combustion carbon capture process, based on solid adsorption, is combined with the water gas shift reaction (WGS) in order to produce a high pressure hydrogen stream. [28] The CO2 stream produced can be stored or used for other industrial processes. [29]

Protein adsorption is a process that has a fundamental role in the field of biomaterials. Indeed, biomaterial surfaces in contact with biological media, such as blood or serum, are immediately coated by proteins. Therefore, living cells do not interact directly with the biomaterial surface, but with the adsorbed proteins layer. This protein layer mediates the interaction between biomaterials and cells, translating biomaterial physical and chemical properties into a "biological language". [30] In fact, cell membrane receptors bind to protein layer bioactive sites and these receptor-protein binding events are transduced, through the cell membrane, in a manner that stimulates specific intracellular processes that then determine cell adhesion, shape, growth and differentiation. Protein adsorption is influenced by many surface properties such as surface wettability, surface chemical composition [31] and surface nanometre-scale morphology. [32] Surfactant adsorption is a similar phenomenon, but utilising surfactant molecules in the place of proteins. [33]

Combining an adsorbent with a refrigerant, adsorption chillers use heat to provide a cooling effect. This heat, in the form of hot water, may come from any number of industrial sources including waste heat from industrial processes, prime heat from solar thermal installations or from the exhaust or water jacket heat of a piston engine or turbine.

Although there are similarities between adsorption chillers and absorption refrigeration, the former is based on the interaction between gases and solids. The adsorption chamber of the chiller is filled with a solid material (for example zeolite, silica gel, alumina, active carbon or certain types of metal salts), which in its neutral state has adsorbed the refrigerant. When heated, the solid desorbs (releases) refrigerant vapour, which subsequently is cooled and liquefied. This liquid refrigerant then provides a cooling effect at the evaporator from its enthalpy of vaporization. In the final stage the refrigerant vapour is (re)adsorbed into the solid. [34] As an adsorption chiller requires no compressor, it is relatively quiet.

Portal site mediated adsorption is a model for site-selective activated gas adsorption in metallic catalytic systems that contain a variety of different adsorption sites. In such systems, low-coordination "edge and corner" defect-like sites can exhibit significantly lower adsorption enthalpies than high-coordination (basal plane) sites. As a result, these sites can serve as "portals" for very rapid adsorption to the rest of the surface. The phenomenon relies on the common "spillover" effect (described below), where certain adsorbed species exhibit high mobility on some surfaces. The model explains seemingly inconsistent observations of gas adsorption thermodynamics and kinetics in catalytic systems where surfaces can exist in a range of coordination structures, and it has been successfully applied to bimetallic catalytic systems where synergistic activity is observed.

In contrast to pure spillover, portal site adsorption refers to surface diffusion to adjacent adsorption sites, not to non-adsorptive support surfaces.

The model appears to have been first proposed for carbon monoxide on silica-supported platinum by Brandt et al. (1993). [35] A similar, but independent model was developed by King and co-workers [36] [37] [38] to describe hydrogen adsorption on silica-supported alkali promoted ruthenium, silver-ruthenium and copper-ruthenium bimetallic catalysts. The same group applied the model to CO hydrogenation (Fischer–Tropsch synthesis). [39] Zupanc et al. (2002) subsequently confirmed the same model for hydrogen adsorption on magnesia-supported caesium-ruthenium bimetallic catalysts. [40] Trens et al. (2009) have similarly described CO surface diffusion on carbon-supported Pt particles of varying morphology. [41]

In the case catalytic or adsorbent systems where a metal species is dispersed upon a support (or carrier) material (often quasi-inert oxides, such as alumina or silica), it is possible for an adsorptive species to indirectly adsorb to the support surface under conditions where such adsorption is thermodynamically unfavorable. The presence of the metal serves as a lower-energy pathway for gaseous species to first adsorb to the metal and then diffuse on the support surface. This is possible because the adsorbed species attains a lower energy state once it has adsorbed to the metal, thus lowering the activation barrier between the gas phase species and the support-adsorbed species.

Hydrogen spillover is the most common example of an adsorptive spillover. In the case of hydrogen, adsorption is most often accompanied with dissociation of molecular hydrogen (H2) to atomic hydrogen (H), followed by spillover of the hydrogen atoms present.

The spillover effect has been used to explain many observations in heterogeneous catalysis and adsorption. [42]

Adsorption of molecules onto polymer surfaces is central to a number of applications, including development of non-stick coatings and in various biomedical devices. Polymers may also be adsorbed to surfaces through polyelectrolyte adsorption.

Adsorption is the first step in the viral life cycle. The next steps are penetration, uncoating, synthesis (transcription if needed, and translation), and release. The virus replication cycle, in this respect, is similar for all types of viruses. Factors such as transcription may or may not be needed if the virus is able to integrate its genomic information in the cell's nucleus, or if the virus can replicate itself directly within the cell's cytoplasm.

The game of Tetris is a puzzle game in which blocks of 4 are adsorbed onto a surface during game play. Scientists have used Tetris blocks "as a proxy for molecules with a complex shape" and their "adsorption on a flat surface" for studying the thermodynamics of nanoparticles. [43] [44]


Wasseradsorption und -diffusion in SAPO-34 für die adsorptive Wärmetransformation

Universität Leipzig, Institut für Experimentelle Physik I, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Linnéstraße 5, 04103 Leipzig, Deutschland

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Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, Heidenhofstraße 2, 79110 Freiburg, Deutschland

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Nationale Technische Universität Athen, School of Chemical Engineering, 9 Heroon Polytechniou Street, Zografou Campus, 157 80 Athen, Griechenland

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Nationale Technische Universität Athen, School of Chemical Engineering, 9 Heroon Polytechniou Street, Zografou Campus, 157 80 Athen, Griechenland

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Massachusetts Institute of Technology, Institute for Medical Engineering and Science, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.

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Abstract

Die Diffusion von Wasser in SAPO-34 wurde im Temperatur- und Beladungsbereich, der für Anwendungen in der adsorptiven Wärmetransformation relevant ist, experimentell untersucht. Korrigierte Diffusionskoeffizienten aus IR-Messungen, die direkt an Adsorptionsschichten auf einem Aluminiumträger während der Adsorption und Desorption gemessen wurden und Selbstdiffusionskoeffizienten aus NMR-Untersuchungen im thermodynamischen Gleichgewicht sind untereinander konsistent, weitgehend beladungsunabhängig und etwa zwei Größenordnungen kleiner als die Diffusion des flüssigen Wassers bei gleicher Temperatur. Die Temperaturabhängigkeit der Wasserdiffusion im SAPO-34 kann mit einer Aktivierungsenergie von (11 ± 2) kJ mol −1 beschrieben werden.

Abstract

The diffusion of water in SAPO-34 was investigated experimentally in the temperature and loading range relevant for adsorptive heat transformation applications. Corrected diffusivities, which were determined by IR microscopy using adsorptive layers on aluminum supported SAPO-34 during adsorption and desorption and self-diffusion coefficients derived from NMR diffusion studies in thermodynamic equilibrium are found to be consistent to each other. They are both independent of water loading and about two orders of magnitude smaller than the diffusivity of liquid water at the same temperature. The temperature dependence of the water diffusion may be well described by an activation energy of (11 ± 2) kJ mol −1 .


Adsorption

Als Adsorption (von lat. adsorptio, von adsorbere „(an)saugen“) bezeichnet man die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers, allgemeiner an der Grenzfläche zwischen zwei Phasen.

Davon unterscheidet sich die Absorption, bei der die Stoffe in das Innere eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit eindringen. Der Oberbegriff für Adsorption und Absorption lautet Sorption.

Adsorbieren zwei oder mehr Spezies an eine Oberfläche, so nennt man dies Koadsorption. Dies spielt vor allem bei Katalysatoren eine wichtige Rolle, bei denen die verschiedenen Atomsorten auf der gleichen Oberfläche adsorbiert werden und dort reagieren. Ώ]


Einteilung

Die Ursachen für Sorption sind in der Regel physikalische Wechselwirkungen zwischen Sorbent und Sorbat. Sorption ist ein Gleichgewichtsprozess zwischen Aufnahme und Abgabe (Desorption) eines Stoffes. Liegt kein Gleichgewicht vor, wird ein Gleichgewicht angestrebt. Durch Konzentrations- und Temperaturänderungen, sowie Verdrängungsreaktionen wird die Sorption beeinflusst und die Lage des Gleichgewichts verschoben. Praktisch wichtig sind Sorptionsprozesse, bei denen bestimmte Stoffe bevorzugt (selektiv) aufgenommen werden.

  • Absorption bezeichnet einen Gleichgewichtsprozess der Einlagerung (und Auslagerung) des Sorptivs aus einer Phase in das Volumen einer anderen Phase. So stellt sich Beispielsweise zwischen Luft (eine Gasphase) und Wasser (eine flüssige Phase) ein Gleichgewicht z. B. bezüglich des Sauerstoffgehaltes beider Phasen ein.
  • Adsorption ist die Anlagerung (und Ablagerung) eines Stoffes aus einer Phase an die Oberfläche (genauer: Grenzfläche) einer anderen Phase. Das innere Volumen des Sorbent bleibt – im Gegensatz zur Absorption – unbeteiligt und kann eine feste oder flüssige Phase sein. Wichtige chromatografische Verfahren (Adsorptionschromatografie), sowie viele Gasfilter (Atemschutzfilter) beruhen auf Adsorption.
    • Physisorption(physikalische Adsorption) ist der allgemeine Fall der Adsorption und beruht auf physikalischen Wechselwirkungen des Adsorbats mit der Grenzfläche.
    • Chemisorption(chemische Adsorption) ist ein Sonderfall der Adsorption. Hier kommt es zu chemischen Bindung zwischen Adsorbat und Grenzfläche. Dies kann zu weiteren chemischen Reaktionen führen und ist ein wichtiger Teilschritt der heterogenen Katalyse. Chemisorption findet meist bei viel höheren Temperaturen als eine Physisorption statt und beschränkt sich auf feste Grenzflächen. Die Begriffe Physisorption und Chemisorption werden meist dann verwendet, wenn bestimmte Prozesse beschrieben werden, bei denen klar zwischen chemischen und physikalischen Reaktionen unterschieden werden soll bzw. kann.

    Die Begriffe Desorption und Desorbat werden sowohl für die Abgabe adsorbierter, als auch absorbierter Stoffen verwendet.


    Video: SubQuery. Как выполнять задания в программе Ambassadors + Spartan. (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Ruben

    Je pense que vous faites une erreur. Discutons.

  2. Neshura

    Belle message

  3. Boyden

    Ce sujet est tout simplement incroyable :), je l'aime)))

  4. Agamemnon

    à votre réflexion abstraite

  5. Grotaxe

    Alors vérifiez-le maintenant



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