Versuche, mit Hilfe von Wasser als Adsorbat, die Oberfl?cheneigenschaften von zwei Silicageltypen zu bestimmen

Zusammenfassung Die (100) Fläche des Tief-Cristobalit wurde als Modell für die Packungsdichte und den Flächenbedarf oberflächenständiger Silanolgruppen herangezogen. Wasser als Adsorptiv genügt der BET-Gleichung, die Bestimmung der spezifischen Oberfläche ist jedoch schwierig. Die Silicageloberfläche ist vollständig mit Silanolgruppen bedeckt, die in mehreren Konformationen vorliegen können, die Wasser verschieden adsorbieren. Der Flächenbedarf eines Wassermoleküls auf der Silicageloberfläche ist nicht eindeutig, sondern hängt von dem verwendeten Silicagel ab. Nach derV _a -t-Kurve werden zwei Adsorptionsschichten gebildet, ehe Capillarkondensation eintritt. Infolge der löcherigen Struktur der Silicageloberfläche entsteht keine zusammenhängende monomolekulare Schicht; die nach derV _a -t-Gleichung errechnete Schichtdicke ist kleiner als die Wirkungssphäre eines Wassermoleküls. Die mit den Silanolgruppen koordinierten Wassermoleküle der ersten Schicht erhöhen die Adsorptionswirkung der zweiten Schicht. Die Benetzungsenthalpie des engporigen Silicagels ist größer als die des weitporigen. Die molare integrale Adsorptionsenthalpie, bezogen auf die Silanolgruppen, ist für beide Silicagele gleich, sie liegt in der Größenordnung der Assoziationsenergie der Wasserstoffbrückenbindung.

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Determination of the surface properties of two types of silica gel using water as adsorbate

Summary The (100) face of low-cristobalite was used as model for the packing density and the area per molecule of surface silanol groups. The adsorptive water is in accordance with the BET equation, nevertheless the determination of the specific surface area is difficult. The silica gel surface is completely covered with silanol groups, they may be present in several conformations which adsorb water differently. The area per water molecule in surface is not definite, but depends on the used silica gel. According to theV _a -t curve two adsorption layers are formed before capillary condensation begins. Basing on the microporous structure of the silica gel surface no coherent monolayer is formed, the thickness given by theV _a -t equation is smaller than the effective range of a water molecule. The water molecules coordinated with the silanol groups of the monolayer, increase the adsorption effect in the second layer. The wetting enthalpy of the narrow pore silica gel is greater than that of the large pore one. The molar integral enthalpy is the same for both silica gels; it is in the range of the association energy of hydrogen bonding.

Herrn Professor Dr. Rolf Sammet zum 60. Geburtstag