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Als '''Adsorption''' (von {{laS|adsorptio}}, von {{lang|la|''adsorbere''|de=(an)saugen}}) bezeichnet man die Anreicherung einer [[Chemischer Stoff|Substanz]], die in einer [[Fluid|fluiden]] [[Phase (Materie)|Phase]] im [[Flüssigkeit|flüssigen]] oder [[Gas|gasförmigen]] [[Aggregatzustand]] [[Lösung (Chemie)|gelöst]] ist, an der [[Grenzfläche]] zu einer zweiten [[Kondensierte Materie|kondensierten]] Phase im flüssigen oder [[Festkörper|festen]] Aggregatzustand.<ref>{{Gold Book|adsorption|A00155|Version=3.0.1}}</ref> Die sich an der Grenzfläche anreichernde Substanz wird als Adsorptiv bezeichnet, solange sich diese in der fluiden Phase befindet. Im adsorbierten Zustand wird die sich an der Grenzfläche anreichernde Substanz Adsorpt genannt. Die die Grenzfläche bereitstellende kondensierte Phase wird als [[Adsorbens]] bezeichnet. Der Komplex aus Adsorpt und Adsorbens wird Adsorbat genannt.<ref>{{Literatur |Autor=Dieter Bathen, Marc Breitbach |Titel=Adsorptionstechnik |Sammelwerk=SpringerLink |Datum=2001 |DOI=10.1007/978-3-642-18235-8 |Seiten=2 f. |Online=https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-18235-8 |Abruf=2025-03-25}}</ref>

Adsorption ist zu unterscheiden von [[Absorption (Chemie)|Absorption]], bei der die Stoffe ''in das Innere'' eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit eindringen.<ref>{{Gold Book|absorption|A00036|Version=3.0.1}}</ref> Der Oberbegriff für Adsorption und Absorption lautet [[Sorption]].<ref>{{Gold Book|sorption|S05769|Version=3.0.1}}</ref>

== Abgrenzung ==
Im allgemeinen Sinn ist ''Adsorption'' ein physikalischer Prozess, bei dem Stoffe (in der Regel Moleküle) auf der Oberfläche eines anderen Stoffes haften bleiben und sich auf dessen Oberfläche anreichern. Die Kräfte, die die Anhaftung verursachen, sind keine [[Chemische Bindung|chemischen Bindungen]], sondern nur [[Van-der-Waals-Kräfte]]. Daher wird diese Form der Adsorption exakter '''physikalische Adsorption''' oder '''[[Physisorption]]''' genannt. Die ''physikalische Adsorption'' umfasst grundsätzlich auch den umgekehrten Prozess, die [[Desorption]], da ein System immer ein Gleichgewicht zwischen dem Adsorbieren und Desorbieren eines Stoffes anstrebt. Die Oberfläche, auf der die Adsorption stattfindet, kann die Oberfläche eines Feststoffes oder die Oberfläche einer Flüssigkeit sein. Allgemein nennt man den Bereich, in dem die beiden Phasen sich berühren bzw. in Wechselwirkung treten, eine [[Grenzfläche]].

In den folgenden Abschnitten wird jedoch hauptsächlich die Adsorption von Gasen auf festen Oberflächen beschrieben. Die ''Physisorption'' ist neben der ''Ab''sorption ein alltäglicher Prozess und findet an fast allen Oberflächen statt, die Gasen (wie der Luft) oder Flüssigkeiten (z. B. Wasser) ausgesetzt sind.

Im Allgemeinen sollte der Begriff ''Adsorption'' nur für die alltäglichen Prozesse der ''Physisorption'' verwendet werden. Spezielle Adsorptionen mit chemischen Prozessen sollten explizit als ''Chemisorption'' bezeichnet werden, weil hierbei das Adsorpt und/oder das Adsorbens chemisch verändert wird. [[Chemisorption]] findet unter Umständen nur bei bestimmten Temperaturen statt und führt häufig auch nicht zu einer Anreicherung von Stoffen auf der Oberfläche, etwa weil verschiedenen Stoffe auf der gleichen Oberfläche adsorbiert werden und dort reagieren, wie es bei der heterogenen Katalyse der Fall ist. Man spricht dann von '''Koadsorption'''.<ref>{{Literatur |Autor=Peter W. Atkins, Julio de Paula |Titel=Physikalische Chemie |Auflage=5. |Verlag=Wiley-VCH |Ort=Weinheim |Datum=2020 |ISBN=978-3-527-83318-4 |Fundstelle=S. 956 |Online={{Google Buch |BuchID=K5IBEAAAQBAJ |Seite=956}}}}</ref>

== Physikalische Adsorption ==
{| class="wikitable float-right" style="width:410px"
|+ class="hintergrundfarbe6" |Physikalische Adsorption
|-
! Monolage
! Adsorptionsenergie
|-
| [[Datei:Adsorption-monolayer.svg|200px]]
| [[Datei:Adsorption-energy-distance.svg|200px]]
|- style="vertical-align:top"
| ''Abb.1:'' a) Adsorbens, b) Adsorpt an der Grenzfläche, a+b) Adsorbat, c) Gasphase bzw. Lösung mit Adsorptiv
| ''Abb.2:'' a) Adsorbens, b) Adsorpt, c) Gasphase. Kurve: Potentielle Energie ''E'' als Funktion des Abstands ''d''; Adsorptionsenergie ''Eb''. (1) Reflexion, (2) Adsorption
|-
! Monolage und Kondensat
! Selektivität
|-
| [[Datei:Adsorption-kondensation.svg|200px]]
| [[Datei:Adsorption-selective.svg|200px]]
|- style="vertical-align:top"
| ''Abb.3:'' a) Adsorbens, b) Adsorpt, c) Kondensat d) Gasphase bzw. Lösung mit Adsorptiv
| ''Abb.4:'' a) Adsorbens, b) Adsorpt, c) Gasphase bzw. Lösung mit verschiedenen Adsorptiv: Moleküle in blau werden hier bevorzugt adsorbiert
|-
! Raue Oberfläche
! Innere Oberfläche
|-
| [[Datei:Adsorption-rough surface.svg|200px]]
| [[Datei:ZeolithA-makroskopischesAnion.png|200px]]
|- style="vertical-align:top"
| ''Abb.5:'' a) Adsorbens mit rauer Oberfläche b) Adsorpt, c) Gasphase bzw. Lösung mit Adsorptiv
| ''Abb.6:'' Struktur von [[Zeolith A]] mit einer großen ''inneren Oberfläche''
|}
{{Hauptartikel|Physisorption}}
Die ''physikalische Adsorption'' eines Stoffes auf einer Oberfläche ähnelt einer chemischen Gleichgewichtsreaktion. Der adsorbierte Stoff (Adsorpt) bildet jedoch mit der Oberfläche keine [[chemische Bindung]] aus, sondern haftet durch schwächere Kräfte ähnlich der [[Adhäsion]]. So treten in der Regel nur [[Van-der-Waals-Kräfte]] auf. Die Adsorptionsenergie liegt bei der Physisorption deutlich unter 100 kJ/mol.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Wolfgang Bechmann, Ilko Bald |Titel=Einstieg in die Physikalische Chemie für Naturwissenschaftler |Reihe=Studienbücher Chemie |Verlag=Springer |Ort=Berlin/Heidelberg |Datum=2020 |ISBN=978-3-662-62033-5 |Seiten=81 |DOI=10.1007/978-3-662-62034-2}}</ref> Chemische Bindungen innerhalb eines adsorbierten Teilchens bleiben bestehen, werden jedoch [[Polarität (Chemie)|polarisiert]]. Für diese Gleichgewichtsreaktion kann man eine Reaktionsgleichung zwischen dem Stoff, der adsorbiert wird (Adsorptiv), der Oberfläche des Festkörpers (Adsorbens) und dem Adsorpt aufstellen:

:<math>X_\mathrm{(g)} + \Box \ \rightleftharpoons X_\mathrm{(ads)}</math>

Wobei gilt:
: <math>X_\mathrm{(g)}</math> – Teilchen in der Gasphase bzw. in Lösung (Adsorptiv)
: <math>X_\mathrm{(ads)}</math> – Teilchen auf der Oberfläche (Adsorpt)
: <math>\Box</math> – freie Oberflächenplätze des Adsorbens

Treffen Teilchen auf die Oberfläche (Abb. 1), werden diese entweder reflektiert oder adsorbiert. Adsorption tritt auf, wenn die Teilchen ihre [[kinetische Energie]] und die Adsorptionsenergie (''E''b) an die Oberfläche abgeben können (Abb. 2). Die Reaktion ist also [[Exotherme Reaktion|exotherm]]. Die Adsorption ist reversibel, da die Teilchen mit ähnlich viel Energie die Oberfläche wieder verlassen können, da diese Reaktionen in der Regel nicht durch [[Übergangszustand|Übergangszustände]] gehemmt werden. Die [[Aktivierungsenergie]] (''E''a) der Reaktion ist daher gleich der Adsorptionsenergie (''E''b). Adsorbierte Teilchen haben keinen fixen Bindungsort. Sie verweilen nicht an der Stelle, wo sie adsorbiert wurden, sondern bewegen sich frei entlang der Oberfläche. Außerdem können sie sich mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit von der Oberfläche lösen und in die Gasphase übergehen. Im thermodynamischen Gleichgewicht gleichen sich Adsorption und Desorption sowohl in Bezug auf die Teilchenzahlen als auch in Bezug auf die übertragene Wärme aus. Im Gleichgewicht findet also weder Stoff- noch Wärmetransport statt.

Die Lage des Gleichgewichts hängt von den Eigenschaften und Größe der Oberfläche, den Eigenschaften und dem Partialdruck (bzw. Konzentration) des Adsorptivs sowie von der Temperatur ab. Bei 300 °C und normalen Drücken liegt das Gleichgewicht oft ganz auf der linken Seite. Liegt das Gleichgewicht ganz auf der rechten Seite, bilden die Teilchen aus der Gasphase im Idealfall eine [[Monolage|monomolekulare Schicht]] auf der Oberfläche aus.

Praktisch können sich nach der Bildung der Monolage weitere Lagen bilden (Abb. 3). Streng genommen zählt man nur die Bildung der ersten Schicht zur Adsorption, da nur hier Wechselwirkungen zwischen Oberfläche und Adsorptiv wirken können, In den anderen Lagen bestehen nur Wechselwirkungen zwischen den Adsorptmolekülen. Nachdem die Oberfläche vollständig benetzt wurde, geht die Adsorption in Kondensation über und die Adsorptionsenthalpie entspricht dann der [[Verdampfungsenthalpie]].

Die [[Kondensationsenthalpie]] (also die [[Bindungsenergie]] der Adsorpte untereinander) ist in der Regel deutlich geringer als die Adsorptionsenergie eines Adsorpts zum Adsorbens.

In der Regel haben die Oberflächen der Adsorbentien keine ideal ebene Struktur, sondern haben zahlreiche Defekte ([[Gitterfehler]]). Diese Defekte bilden Stellen, an denen das Adsorpt besonders fest gebunden ist (Abb. 5). Die Mobilität des Adsorpts erlaubt die Besetzung dieser Stellen unabhängig von der Stelle, wo das Adsorptiv adsorbiert wurde. Die Leistungsfähigkeit eines Adsorbens steigt daher mit der Zahl seiner Defekte. Aus diesem Grund ist die weitgehend amorph aufgebaute [[Aktivkohle]] im Vergleich zum [[Graphit]] ein besonders leistungsstarkes Adsorbens. Andere, leistungsstarke Stoffe wie [[Zeolithe (Stoffgruppe)|Zeolithe]] sind nicht amorph, verfügen aber über ein sehr enges Kanalsystem (Abb. 6), eine so genannte [[innere Oberfläche]], in dem nur wenige Moleküle (Adsorptive) nebeneinander Platz finden. Bei solchen Stoffen lassen sich Adsorption und Kondensation kaum noch unterscheiden. Gelegentlich nennt man solche Prozesse auch '''Kapillarkondensation''' (siehe [[Kapillarität]]). Diese findet in den Mesoporen (zwischen 2 nm und 50 nm Durchmesser) des Adsorbens statt.

Oberflächen sind unter normalen Bedingungen immer durch Fremdstoffe belegt. Auf der Oberfläche von Feststoffen in Kontakt mit Lösemitteln sitzen Lösemittelmoleküle. Oberflächen in Kontakt mit Luft sind z. B. mit Wassermolekülen belegt. Praktisch geeignete Adsorbentien zeichnen sich durch eine Selektivität aus (Abb. 4). Aus Lösungen verdrängen gelöste Stoffe die Lösemittel und aus der Luft verdrängen bestimmte Stoffe das Wasser von der Oberfläche, da sie stärker gebunden werden ([[Adsorptionsverdrängung]]). Diese Anreicherung bestimmter Stoffe auf der Oberfläche erlaubt die Herstellung von Gasfiltern (z. B. in [[Atemschutzfilter]]n) und Verfahren der [[Adsorptionschromatografie]].

=== Adsorptionsisothermen ===
{{Hauptartikel|Sorptionsisotherme}}

{| class="wikitable float-right" style="width:210px"
|+ class="hintergrundfarbe6" | Adsorptionsisotherme
|-
! monomolekulare Schicht
|-
| [[Datei:Diagramm-Adsorption-monolayer.svg|200px]]
|-
| ''Abb. 7:'' N: Zahl der adsorbierten Teilchen, p: Druck, ''N''m: Zahl der Teilchen bei voller Belegung der Oberfläche, (1) und (2) Adsorptionsisotherme für zwei Temperaturen; höhere Temp. bei (2), (3) Kondensation
|-
! Kapillarkondensation
|-
| [[Datei:Diagramm-Adsorption-multilayer.svg|200px]]
|-
| ''Abb. 8:'' Adsorptionsverhalten vom großporigen/grobporigen Materialien, wie [[Silicagel]]
|}
Adsorptionsisothermen geben den Belegungsgrad <math>\Theta</math> bei konstanter Temperatur <math>T</math> als Funktion des Druckes <math>p</math> an.<ref name=":1">{{Literatur |Autor=Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl |Titel=Physics and Chemistry of Interfaces |Verlag=Wiley-VCH |Ort=Weinheim |Datum=2003 |ISBN=3-527-40413-9 |Kapitel=9 Adsorption |Seiten=177–205}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Jianlong Wang, Xuan Guo |Titel=Adsorption isotherm models: Classification, physical meaning, application and solving method |Sammelwerk=Chemosphere |Band=258 |Datum=2020 |ISSN=0045-6535 |Seiten=127279 |DOI=10.1016/j.chemosphere.2020.127279}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Mohammad A. Al-Ghouti, Dana A. Da'ana |Titel=Guidelines for the use and interpretation of adsorption isotherm models: A review |Sammelwerk=Journal of Hazardous Materials |Band=393 |Datum=2020 |ISSN=0304-3894 |Seiten=122383 |DOI=10.1016/j.jhazmat.2020.122383}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Mahdieh Mozaffari Majd, Vahid Kordzadeh-Kermani, Vahab Ghalandari, Anis Askari, Mika Sillanpää |Titel=Adsorption isotherm models: A comprehensive and systematic review (2010–2020) |Sammelwerk=Science of The Total Environment |Band=812 |Datum=2022 |ISSN=0048-9697 |Seiten=151334 |DOI=10.1016/j.scitotenv.2021.151334}}</ref> Der Belegungsgrad <math>\Theta</math> ist die Zahl Adsorpt-Moleküle <math>N</math> pro Einheitsoberfläche Adsorbens relativ zur Zahl Adsorpt-Moleküle <math>N_{\mathrm m}</math> pro Einheitsoberfläche Adsorbens bei maximal möglicher Belegung. Für die Adsorption von ''monomolekularen Schichten'' lässt sich der Belegungsgrad <math>\Theta</math> wie folgt definieren:
: <math>\Theta = \frac{N}{N_\mathrm{m}}</math>

Der Belegungsgrad <math>\Theta</math> in einem System Gas – Festkörperoberfläche ist abhängig vom [[Partialdruck]] <math>p</math> des Gases und der Temperatur <math>T</math>.
: <math>\Theta = f(p,T)</math>

Adsorptionsisothermen werden zur Charakterisierung von [[Pulver (Pharmazie)|Pulvern]] oder porösen Materialien wie etwa [[Poröses Glas|porösen Gläsern]] verwendet, wobei aus den Adsorptionsisothermen Kenngrößen wie [[Innere Oberfläche|spezifische Oberflächen]] oder mittlere Porendurchmesser sowie Informationen zur Textur des untersuchten Materials ermittelt werden können. Als Adsorptiv werden oft Gase wie Stickstoff oder [[Edelgase]] verwendet. Die Lage des Gleichgewichts eines Systems ist dann nur noch abhängig vom Druck.
: <math>\Theta = f(p)_{T=\mathrm{konstant}}</math>

Eine praktisch wichtige Isotherme ist die [[Sorptionsisotherme#Langmuir-Isotherme|Langmuir-Isotherme]], die in dieser Form dargestellt werden kann:
: <math>N = \frac{N_\mathrm{m}p}{b + p}</math>

Die Größe <math>b</math> kann man als Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten der Desorption und Adsorption eines Systems betrachten. Die Abbildung 7 zeigt den Verlauf der Belegung. Für kleine <math>p</math> (<math>p \ll b</math>) verläuft die Adsorptionsisotherme proportional zu <math>p</math>. Für große <math>p</math> {{nowrap|1=(<math>p \gg b</math>)}} nähert sich die Kurve der monomolekularen Belegung <math>N_m</math>. Bei höheren Drücken kommt es zur Kondensation, die jedoch durch die Langmuir-Isotherme nicht beschrieben wird.

Neben der ''langmuirschen Adsorptionsisotherme'' kann auch mit der [[Sorptionsisotherme#Freundlich-Isotherme|freundlichschen Gleichung]] die chemische Adsorption beschrieben werden.<ref>R. Brdicka; In: ''Grundlagen der Physikalischen Chemie''; VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1958, S. 482.</ref>

Materialien mit rauer oder inneren Oberfläche zeigen oft ein anderes Adsorptionsverhalten, welches sich nicht durch Langmuir-Isotherme beschreiben lässt. Häufig wird auf die Isotherme nach Brunauer, Emmett und Teller ([[Sorptionsisotherme#Brunauer-Emmett-Teller, (BET)-Modell|BET-Isotherme]]) zurückgegriffen:
: <math>N = \frac{N_\mathrm{m}ap}{(p_{0}-p)[1+(a-1)p/p_{0}]}</math>, mit ''a'' als systemspezifische Konstante.

Adsorptionsisothermen von Materialien wie [[Silicagel]] zeigen bei niedrigem Druck einen steilen Anstieg (Abb. 8), haben jedoch nur eine Tendenz sich <math>N_m</math> anzunähern und übersteigen diesen Wert früh. Hier kommt die Kapillarkondensation zum Tragen, die energetisch nahe bei der Adsorptionswärme einer monomolekularen Belegung liegt.

=== Konkurrierende Adsorption ===
Belegen Moleküle einer Komponente die Oberfläche eines [[Adsorbens]], das für die Abscheidung einer anderen Komponente gedacht war, so wird von konkurrierender Adsorption gesprochen. Dies ist bei technischen Trennaufgaben von Bedeutung, da in vielen Fällen Stoffgemische auftreten (z. B. ein [[Kohlenwasserstoffe|Kohlenwasserstoff]] und Wasserdampf). In solchen Fällen ist die Selektivität des Adsorbens von großer Bedeutung.<ref>VDI 3674:2013-04 Abgasreinigung durch Adsorption; Prozessgas- und Abgasreinigung, S. 14–15.</ref> Konkurrierende Adsorption kann durch Messung von [[Durchbruchskurve]]n mit zwei oder mehr Adsorptiven beobachtet und quantifiziert werden.

== Chemische Adsorption ==
{| class="wikitable float-right" style="width:210px"
|+ class="hintergrundfarbe6" | Chemische Adsorption
|-
! Monolage
|-
| [[Datei:Chemisorption.svg|200px]]
|- style="vertical-align:top"
| ''Abb. 9:'' a) Adsorbens, b) Adsorpt, c) Gasphase mit Adsorptiv, (1) Physisorption, (2) dissoziative Chemisorption (3) gerichtete Chemisorption
|-
! Adsorptionsenergie
|-
|
{| class="wikitable centered"
|-
|colspan="3" style="text-align:center"| [[Enthalpie|Molare Enthalpie]] in kJ/mol<ref name="Römpp">[[Römpp Lexikon Chemie]]</ref>
|-
|
| [[Chrom|Cr]]
| [[Eisen|Fe]]
|-
| [[Kohlenmonoxid|CO]]
| −192
|
|-
| [[Wasserstoff|H2]]
| −188
| −134
|-
| [[Ethen|C2H4]]
| −427
| −248
|-
|}
|}
{{Hauptartikel|Chemisorption}}
Die ''chemische Adsorption'' ist eine Anlagerung von Stoffen auf die Oberfläche von ''Feststoffen'', die chemischen Bindungskräften gleicht. Während bei der ''physikalischen Adsorption'' die Bindungskräfte von deutlich unter 100 kJ/mol wirken, liegt die Adsorptionsenthalpie bei ''chemischen Adsorption'' bei mehr als 200 kJ/mol.<ref name=":0" /> Bei der Chemisorption werden Bindungen zu der Oberfläche geknüpft und die elektronische Struktur innerhalb des Adsorpts verändert. Durch die direkten Bindungen zur Oberfläche können sich maximal monomolekulare Schichten bilden. Trotz einer chemischen Bindung zur Oberfläche kann sich das Adsorpt – wie bei einer Physisorption – meist entlang der Oberfläche bewegen.

Die Chemisorption kann erhebliche Konsequenzen für den adsorbierten Stoff haben, die von den Eigenschaften des Adsorptives, des Adsorbens und der Temperatur des Systems abhängen. Chemisorption ist ein grundlegender Prozess bei der Katalyse mit festen Katalysatoren, die so genannte [[heterogene Katalyse]]. Bindungen innerhalb des adsorbierten Stoffes können geschwächt werden. Chemische Reaktionen mit anderen Reaktionspartnern können nun leichter ablaufen; man spricht von einer ''katalytischen [[Aktivierung (Chemie)|Aktivierung]]'' der Reaktion.

Unter Umständen können Bindungen innerhalb des Adsorpts gebrochen werden, was zu einem Zerfall des Adsorpts in zwei oder mehr Teilchen führen kann (''dissoziative Chemisorption''). So dissoziiert z. B. [[Wasserstoff]] (H2) auf Metallen wie [[Eisen]] [[Platin]] und [[Palladium]] zu einzeln gebundenen Wasserstoffatomen (Abb. 9, (2)). Dissoziative Chemisorptionen können dazu führen, dass andere Teilchen desorbiert werden, als adsorbiert wurden. Die Chemisorption hat dann eine [[chemische Reaktion]] ausgelöst ([[Katalyse]]).

[[Kohlenstoffmonoxid]] (CO) dissoziiert bei Adsorption auf die oben genannten Metalle nur bei hohen Temperaturen. In der Regel findet eine so genannte ''gerichtete Chemisorption'' statt: CO bindet über das C-Atom auf die Metallfläche (Abb. 9, (3)), analog zur Bindungsrichtung die bei [[Metallcarbonyle]]n vorliegt.

Die Adsorption ist eine exotherme Reaktion, die jedoch über energetisch ungünstig hohe [[Übergangszustand|Übergangszustände]] verlaufen kann (aktivierte Adsorption). Bei ''aktivierten Adsorptionen'' erfolgt Adsorption – im Gegensatz zur Physisorption – erst bei höheren Temperaturen und die Geschwindigkeit steigt mit zunehmender Temperatur.

Im Gegensatz zur Physisorption ist die Aktivierungsenergie der Desorption oft ungleich der Aktivierungsenergie der Adsorption. Die Aktivierungsenergie der Desorption resultiert aus den Veränderungen am Adsorpt. Während einige adsorbierte Teilchen (z. B. H2 oder O2) dissoziiert sind, haben andere Teilchen (z. B. CO2) ihre räumliche Konfiguration geändert. Die Größe der Aktivierungsenergien und der Adsorptionswärmen hängen neben der Art der adsorbierten Teilchen bzw. deren Reaktionsprodukten stark von der chemischen Zusammensetzung und der (elektronischen) Struktur des Adsorptivs ab (Tabelle „Adsorptionsenergie“). Bei Chemisorption kann die Adsorption irreversibel sein, wenn für die Desorption bestimmter Teilchen eine (zu) hohe Aktivierungsenergie erforderlich ist. Tritt solche Chemisorption bei Katalysatoren auf, führt dies zur Deaktivierung und man spricht von [[Katalysatorgift]].

== Anwendungen ==
=== Physisorption ===
Da bei der Adsorption Wärme freigesetzt und bei der Desorption Wärme aufgenommen wird, werden auf der Adsorption basierende [[Wärmepumpe]]n ([[Adsorptionskältemaschine]]n) gebaut. Beim Betrieb von Adsorptionskältemaschinen wird der Aggregatzustand des Fluids geändert.

==== Physisorption in der Gasphase ====
Als [[Adsorbens|Adsorbenzien]] kommen beispielsweise [[Aktivkohle]], [[Aktivkoks]], [[Silicagel]] oder [[Molekularsieb]]e ([[Zeolithe (Stoffgruppe)|Zeolithe]]) in Form von Schüttungen oder in strukturierter Form zum praktischen Einsatz. Auf Physisorption beruhen Gasfilter, wie [[Atemschutzfilter]] und Verfahren zur Trocknung feuchter Luft ([[Adsorptionstrocknung]]).

Adsorptive Verfahren werden häufig zur [[Abgasreinigung]] verwendet. Sie dienen zur Rückhaltung von Kohlenwasserstoffen z. B. in Form von [[Lösungsmittel]]n<ref>{{Literatur |Autor=Heinz Kuschel |Titel=Adsorptive Entfernung eines Lösungsmittelgemisches aus der Abluft eines folienverarbeitenden Betriebes |Sammelwerk=[[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Staub – Reinhalt. Luft]] |Band=36 |Nummer=7 |Datum=1976 |ISSN=0949-8036 |Seiten=303–306}}</ref> oder Benzindämpfen.<ref>VDI 3674:2013-04 Abgasreinigung durch Adsorption; Prozessgas- und Abgasreinigung, S. 51–62.</ref> Weiterhin werden Adsorptionsverfahren zur Beseitigung von Geruchsstoffen<ref>{{Literatur |Autor=Rolf Germerdonk |Titel=Adsorption von Geruchs- und anderen problematischen Stoffen |Sammelwerk=Staub – Reinhalt. Luft |Band=36 |Nummer=7 |Datum=1976 |ISSN=0949-8036 |Seiten=306–311}}</ref>, Schwefelwasserstoff<ref>{{Literatur |Autor=[[Kurt Hedden]], L. Huber, B.R. Rao |Titel=Adsorptive Reinigung von schwefelwasserstoffhaltigen Abgasen |Sammelwerk=Staub – Reinhalt. Luft |Band=36 |Nummer=7 |Datum=1976 |ISSN=0949-8036 |Seiten=313–317}}</ref> und Schwefeldioxid<ref>{{Literatur |Autor=Karl Knoblauch, R. Noack |Titel=Betriebserfahrungen mit dem Bergbau-Forschungsverfahren zur Rauchgasentschwefelung |Sammelwerk=Staub – Reinhalt. Luft |Band=36 |Nummer=7 |Datum=1976 |ISSN=0949-8036 |Seiten=318–323}}</ref> eingesetzt. Auch zur Glättung von Konzentrationsspitzen vor Oxidations-Katalysatoren findet die Adsorption Anwendung.<ref>VDI 3476 Blatt 2:2010-01 ''Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes).'' Beuth Verlag, Berlin, S. 28.</ref>

Viele Verfahren zur Trennung bzw. Reinigung sowie der Analyse von Stoffgemischen beruhen auf [[Chromatografie|chromatografischen Methoden]], der [[Adsorptionschromatografie]]. Alle diese Verfahren nutzen die stoffspezifische Gleichgewichtsreaktion der Physisorption zwischen einer Grenzfläche und einer [[Chromatografie#Mobile Phase|mobilen Phase]].

Bei technischer Trennung und von Gasgemischen wird Physisorption genutzt, da Gase druck- und temperaturabhängig unterschiedlich stark an der Oberfläche eines Adsorbens anlagern. Man unterscheidet die Betriebsarten [[Temperaturwechsel-Adsorption|Temperaturwechsel-]] und [[Druckwechsel-Adsorption]]. So kann beispielsweise aus [[Synthesegas]] hochreiner Wasserstoff gewonnen werden. Eine weitere Anwendung zur technischen Trennung von Gasgemischen ist das Entfernen von CO2 aus [[Biogas]].<ref>[[VDI 3896]]:2015-10 ''Emissionsminderung; Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität (Emission Control; Preparation of biogas to natural gas quality).'' Beuth Verlag, Berlin, S. 15.</ref>

[[Gassorptionsmessung]]en, also die Messung von Gassorptionsisothermen und deren modellbasierte Auswertung, sind Standardverfahren zur Charakterisierung von mikro- und [[Mesoporöse Festkörper|mesoporösen]] Materialien sowie Pulvern.

==== Physisorption in der Flüssigphase ====
Zur Reinigung vieler Naturstoffe<ref>[[Otto Westphal (Chemiker)|Otto Westphal]], [[Theodor Wieland]], Heinrich Huebschmann: ''Lebensregler. Von Hormonen, Vitaminen, Fermenten und anderen Wirkstoffen.'' Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 1941 (= ''Frankfurter Bücher. Forschung und Leben.'' Band 1), S. 118–122.</ref> und heute vor allem in der [[Wasseraufbereitung]], [[Abwasserreinigung]], Grundwassersanierung sowie in der [[Betriebswasser|Industriewasserwirtschaft]] wird die Adsorption zur Entfernung von schädlichen Wasserinhaltsstoffen oder zur Stoffrückgewinnung verwendet.<ref>{{Literatur |Autor=Gabi Förtsch, Heinz Meinholz |Titel=Handbuch Betrieblicher Immissionsschutz |Verlag=Springer Spektrum |Datum=2013 |ISBN=978-3-658-00005-9 |Seiten=286–293}}</ref>

=== Chemisorption ===
Chemisorption ist der grundlegende Prozess bei der [[Heterogene Katalyse|heterogenen Katalyse]]. [[Katalysator]]en sind hierfür geeignete Feststoffe. Für die [[Hydrierung]] von C=C-Doppelbindungen wird Wasserstoff und als Katalysator [[Raney-Nickel]] oder Nickel-Aluminium-Legierungen verwendet. Die Chemisorption von Wasserstoff auf Katalysatoren spielt auch beim [[Haber-Bosch-Verfahren]] zur Gewinnung von NH3 eine wesentliche Rolle. Die Chemisorption von Kohlenmonoxid und Wasserstoff ermöglicht bei der [[Fischer-Tropsch-Synthese]] die Synthese von Kohlenwasserstoffen. Auch [[Fahrzeugkatalysator]]en beruhen auf einer heterogenen Katalyse.

== Siehe auch ==
{{Commonscat}}
== Literatur ==
* Wilhelm Schwieger, Helge Toufar: ''Anorganisch-poröse Materialien: Präparation, Verarbeitung und Industrielle Herstellung''. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-23649-8.
* Dieter Bathen, Marc Breitbach: ''Adsorptionstechnik''. Springer, Berlin 2001, ISBN 978-3-540-41908-2.
* L. W. Bruch, Milton W. Cole, Eugene Zaremba: ''Physical Adsorption: Forces and Phenomena''. Dover Pubn Inc, 2007, ISBN 978-0-486-45767-3.
* Stephen Brunauer: ''The Adsorption of Gases and Vapors Vol I – Physical Adsorption''. Dodo Press, 2007, ISBN 978-1-4067-5030-0.
* VDI 3674:2013-04 ''Abgasreinigung durch Adsorption; Prozessgas- und Abgasreinigung (Waste gas cleaning by adsorption; Process gas and waste gas cleaning).'' Beuth Verlag, Berlin. ([https://www.vdi.de/richtlinie/vdi_3674-abgasreinigung_durch_adsorption_prozessgas_und_abgasreinigung/ Zusammenfassung und Inhaltsverzeichnis online] )

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4000536-7|LCCN=sh85001022|NDL=00567353}}

[[Kategorie:Kältetechnik]]
[[Kategorie:Statistische Physik]]
[[Kategorie:Oberflächenphysik]]
[[Kategorie:Katalyse]]

Adsorption - Versionsgeschichte

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