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Wird der adsorbierte Stoff nachfolgend im Innern des Adsorbers verteilt, ohne
dass eine chemische Reaktion stattfindet, spricht man von Absorption (von Stoff).
Jede Absorption von Stoff setzt eine Adsorption voraus. Beide werden unter dem
Begriff der „Sorption“ zusammengefasst, wobei im Schrifttum die Sorption häu-
fig als Synonym für die Adsorption molekulardisperser Spezies an Fest-Flüssig-
Phasengrenzen verwendet wird.
Innerhalb der Adsorption unterscheidet man bei fließendem Übergang zwischen
physikalischer Adsorption (Physisorption oder Van-der-Waals-Adsorption) und
chemischer Adsorption (Chemisorption), wobei als Unterscheidungskriterium die
Höhe der Reaktionswärme herangezogen wird. Da dies nicht frei von Willkür ist,
differieren die Angaben verschiedener Autoren untereinander etwas. Bei Werten
von 8-50 kJ/mol spricht man von Physisorption, bei höheren Werten bis in die
Größenordnung chemischer Reaktionswärmen hinein betrachtet man den Vorgang
als Chemisorption.
Die Adsorptionswärmen sind im Allgemeinen negativ; die Adsorption ist ein
exothermer Vorgang, bei dem Wärme frei wird. Danach nimmt die im Gleichge-
wicht adsorbierte Menge mit steigender Temperatur ab. Erklären lässt sich dies
dadurch, dass eine negative Freie Reaktionsenthalpie
G, die für einen spontan
ablaufenden Vorgang erforderlich ist, bei negativem
Swegen
G
D
H
T
S
nur dann gegeben ist, wenn die Reaktionsenthalpie
H ebenfalls negativ ist. Die
Entropiedifferenz
S ist negativ, weil durch die Adsorption die Beweglichkeit der
Adsorptivteilchen herabgesetzt und damit der Ordnungszustand erhöht wird.
Ein wichtiges Hilfsmittel zur Charakterisierung des Adsorptionsvorgangs ist die
Adsorptionsisotherme. Sie beschreibt den funktionellen Zusammenhang zwischen
den Gleichgewichtskonzentrationen (exakt: Aktivitäten) des zu adsorbierenden
Stoffes am Adsorber c
A
und in der Gas- bzw. Flüssigphase c
L
bei konstanter
Temperatur. Unter idealen Bedingungen gilt das Henry'sche Gesetz:
c
A
D
B
c
L
(2.1)
B Adsorptionskoeffizient.
Die Adsorptkonzentration c
A
nimmt danach in gleichem Maße zu, wie sich
das Angebot c
L
aus der Adsorptivphase erhöht. Physikalisch ist dies so zu in-
terpretieren, dass die einzelnen Adsorptivteilchen völlig unabhängig voneinander
adsorbieren können und jeder Einzelvorgang unter den gleichen Bedingungen ab-
läuft. Die grafische Darstellung c
A
D
f
.
c
L
/
ergibt eine Gerade.
In realen Systemen müssen berücksichtigt werden:
der Platzbedarf der adsorbierten Spezies, der für die Adsorption weiterer Teil-
chen nicht mehr zur Verfügung steht (dies erfolgt z. B. bei der Langmuir-, bei
der Volmer- und als Summation einzelner Langmuir-Isothermen für energetisch
heterogene Oberflächen bei der Freundlich-Isotherme)
die Wechselwirkungen der adsorbierten Teilchen untereinander (z. B. Isothermen
nach Frumkin oder Hill de Boer)
die energetische Heterogenität der aktiven Zentren des Adsorbers (z. B. Freund-
lich-Isotherme)
