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Glossar

A   B   C   D   E   F   G   H   I   J   K   L   M   N   O   P  Q   R   S   T   U   V   W   X   Y   Z

 

A

Adsorbat

Ein absorbiertes Molekül (siehe Adsorption).

Adsorbens

Die Oberfläche eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit  die in der Lage ist mit Adsorbaten eine Wechselwirkung einzugehen.

Absorption

Einbringung eines sorbierten Moleküls in ein Wirtsmaterial: Beispiele sind die Absorption von Wasserstoff-Protonen in ein Metall wie Palladium nach Dissoziation des Han der aktiven Oberfläche, oder Absorption von Wassermolekülen in einem Polymer. Absorption hat immer ein Aufquellen (Dilation) des Wirtes zur Folge und kann zur Versprödung oder  Bruch von steifen Materialien führen.

Adsorption

Die Anreicherung von Molekülen an der Oberfläche eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit. Allgemein gibt es zwei Klassen, die schwache Physisorption (Physikalische Adsorption), vorherrschend durch anziehende innermolekulare van der Waal’sche Kräfte, und Chemisorption(Chemische Adsorption) bei der eine Chemische Bindung gebildet wird. Die Größenordnung der Adsorption kann durch die Oberflächenbedeckung ausgedrückt werden: Eine Monolage ist ein auf der Oberfläche adsorbierter Film mit der Dicke eines Moleküls (z.B. ein Langmuir Film) und ein Multilayer entsteht durch weitere adsorbierte Lagen.

Adsorptiv

Eine Molekül mit der Fähigkeit adsorbiert zu werden (siehe Adsorption).

Auftriebs-Effekt

In der Gravimetrischen Methode, Änderung des gemessenen Gewichts durch die Verlagerung des Gases, gemäß dem Archimedischen Prinzip. Dies ist beinflusst von der Probe, dem Probenhalter, und den Ausgleichsgewichten und Aufhängungen der Waage, und ist abhängig vom Volumen und der Dichte dieser Komponenten, und der Dichte des Gases. Die Veränderung des Probengewichtes über den Druck in einem nicht-adsorbierenden Gas, kann ebenso zur Bestimmung der Probendichte verwendet werden. Die Korrektur des Totvolumens in der volumetrischen Methode ist das Äquivalent zur Korrektur des Auftriebseffektes in der Gravimetrie.

B

BET

Akronym für die Brunauer-Emmett -Teller-Gleichung welche die isothermische Formation von adsorbierten Multilayern als eine Funktion des Relativdruckes beschreibt und durch welche die Monolagenbedeckung gefunden werden kann. Diese Gleichung wird weitestgehend angewendet bei Adsorption von Sauerstoff unter Temperaturen von Flüssigstickstoff (LN2) als Hilfsmittel um Oberflächenbereiche in volumetrischen Sorptionsmessgeräten zu bestimmen.

C

Kapillarkondensation

Der Prozess bei der eine flüssige Adsorbat-Phase in poröse Strukturen eingebracht wird, am häufigsten angewandt an Mesoporösen Materialien. Dieser Prozess zeigt die Irreversibiltät zwischen Adsorption und Desorption die allgemein angenommen wird aufgrund der Differenz der Benetzungswinkel der Flüssigphase mit dem Porenmaterial. Die Kelvin-Gleichung welche den relativen Dampfdruck mit dem Porenradius in Verbindung bringt, wird verwendet zur Berechnung der Porengrössenverteilung durch isothermischen Messungen des Desorptionsprozesses.

Chemische Adsorption

Siehe Chemisorption.

Chemisorption

Adsorption aufgrund von chemischen anstatt von physikalischen Kräften wie bei der Chemisorption von Wasserstoff auf einer katalytisch aktiven Oberfläche. Chemisorption ist normalerweise ein irreversibler Prozess. Die Größenordnung der Chemisorption die durch eine Chemisorptions-Isotherme gemessen wird ist deshalb proportional zu der Anzahl der aktiven Gebiete (z.B. als Hilfsmittel zur Vermessung von Metalloberflächenbereichen in heterogenen Katalysatoren).

Chemisches Potential (m)

Die Gibbs-Energie (auch Gibbssche Freie Energie) pro Molekül von Sorbaten drückt die Arbeit aus, die benötigt wird um ein Sorbat-Molekül von einem Referenzzustand (üblicherweise Vakuum) in einen anderen Zustand zu überführen. Für ein ideales Gas ist dies eine Funktion des Drucks und der Temperatur, und für ein nicht-ideales Gas eine Funktion aus Fugazität und Temperatur.

D

Desorption

Oberbegriff für den umgekehrten Prozess entweder der Absorption oder der Adsorption, bedingt duch eine Verringerung des Chemischen Potentials. Ein reversibler Desorptionsprozess ist dort gegeben, wo die Isothermen der Sorption und Desorption itentisch sind, was typisch ist für eine Oberflächenadsorption.

Diffusion

Der Prozess bei dem Sorbatmoleküle in ein Wirtsmaterial wandern, aufgrund der Zufalls-Molekularbewegung . Dies wird normalerweise quantifiziert durch einen Diffusionkoeffizienten, um auszudrücken wie mobil die sorbierte Phase ist. Der Diffusionskoeffizient ist eine Funktion der Temperatur und Konzentration, und kann mittels Sorptions-/Zeit-Diagrammen bei definierten Bedingungen in isothermisch gravimetrischen Experimenten gemessen werden.

Der chemische Diffusionskoeffizient (DC), welcher die Größe des Flußes an sorbierter Phase von einem Teil des Materials zu einem anderen angibt, wird im vereinfachten Modell des Fick’schen Gesetzes beschrieben.

The chemical diffusion coefficient, DC, which is the magnitude of the flux of sorbed phase from one part of the material to another, is in the simplest model, described by Fick’s Law. The mobility of the sorbed phase at the microscopic level is described by the self-diffusion coefficient, DS.

N.B. The nomenclature for diffusivity varies between different application and science disciplines.

Diffusion coefficients are not the same as Permeation rates. Permeation is a function of both diffusivity and solubility.

E

Equation of State

The relationship between the Sorbate pressure, temperature and volume.

Equilibration Time

The time required for equilibrium to be obtained within a specified criterion, for example, that the process is 99% complete.

Equilibrium

The state when the net rate of sorption is zero (the rates of sorption and desorption are equivalent). The approach to equilibrium is exponential (analogous to thermal equilibration) and therefore this state can never be measured but is extrapolated from the sorption trend.

Excess Adsorption

The quantity determined in a gravimetric or volumetric adsorption experiment. Also Gibb’s Excess or Gibbsian Surface Excess.

F

Fick’s Law

A relationship where the flux of diffusing sorbate is proportional to the sorbate concentration gradient. The constant of proportionality is the chemical diffusion coefficient (see Diffusion).

Fickian Diffusion

Diffusion that obey’s Fick’s Law.

Fugacity

The tendency of the Sorbate to change phase or to expand at constant temperature. For an ideal gas this is equivalent to the gas pressure and is otherwise dependent on the Equation of State.

G

GAB

Acronym for the Guggenheim-Anderson-de Boer isotherm model. This is most commonly used in the analysis of water sorption on food samples and is an extension of the BET equation and similarly yields an estimate for the Monolayer coverage and thereby the ideal storage conditions.

Gas Sorption

The adsorption or absorption of a fluid in its gas phase. For example, the sorption of an inert probe gas such as nitrogen near its boiling temperature.

Gravimetric

Pertaining to the measurement of weight or weight change. The first gravimetric sorption analysers were called McBain spring balances and the weight change due to sorption was measured manually from the extension of a quartz spring. Modern automatic analysers like the IGA system use ultra-sensitive electronic microbalance to directly measure weight change due to Sorption and this is corrected for Buoyancy to give the mass uptake isotherm. In the absence of sorption, a gravimetric analyser can also be used as a densitometer to measure the Equation of State of the sorbate or the density of the sample.

H

Helium Density

The chemical or skeletal density of a porous material determined with Helium (using pycnometry).

Hydride

A chemical compound formed between hydrogen and an element such as palladium or a compound such as LaNi5. Some hydrides such as LaNi5-H are reversible with hydrogen pressure at near ambient conditions and are cited as potential hydrogen storage materials.

Hydrogenation

The process of forming a metal hydride.

I

Isosteric Enthalpy of Adsorption

The standard enthalpy of adsorption at a fixed surface coverage. Also known as the Isosteric Heat or the Isosteric Heat of Adsorption.

Isotherm

Measurement of the amount sorbed as a function of Sorbate pressure at constant temperature. The pressure may be the absolute pressure referenced to vacuum (IGA-001 ), the relative pressure referenced to saturation vapor pressure P0 (IGA-002 ), the partial pressure (IGA-003 ) or relative density (e.g. humidity) for dynamic water sorption experiments using the IGAsorp.
Isotherms may be measured at different temperatures to map phase diagrams or to enable calculation of the differential enthalpy and entropy of sorption using the Clausius-Clapeyron equation.

The amount sorbed is expressed in a range of units such as mmol/g and percentage uptake. It is also referred to as uptake, coverage, composition and concentration.

K

Kinetic Selectivity

The property shown by molecular sieve materials in which the difference in the sorption kinetics of molecules of a different size or mass is used to select one species over another. The kinetic selectivity of carbon molecular sieves (CMS) is exploited in Pressure Swing Adsorption (PSA) for gas separation applications.

Koadsorption Equilibrium (Gleichgewicht)

Der Gleichgewichtszustand (Equilibrium) eines Systems enthält mehr als eine adsorptives Fluid.

L

Langmuir Isotherm

DasThe isotherm, introduced by Langmuir in 1916, that describes the sorption of an adsorbate monolayer on a uniform surface in the absence of adsorbate-adsorbate interactions.

M

Mesopore

A pore of diameter between 2nm and 50nm; for example, those found in silica gel desiccants. Mesopores which are many times the diameter of adsorbate molecules will exhibit Capillary Condensation.

Micropore

A pore of diameter below 2nm for example those found in activated carbons and zeolites which exhibit molecular sieving properties.

Moisture Sorption

The sorption of water in the liquid or vapour phase.

Monolayer

An adsorbed film completely covering the surface that is exactly one molecule thick (a Langmuir film). This state is rarely observed experimentally but rather the monolayer coverage is interpolated from the Multilayer behaviour using, for example, the BET and GAB equations. The surface area of the material can then be calculated if the molecular packing arrangement is known.

Multilayer

Adsorption on the Monolayer.

MVTR

See Permeation.

P

Permeation

The steady state transfer rate of sorbate through a host material in defined conditions, which is a function of both solubility and diffusivity. This is often expressed as a permeability constant or transmission rate. For example, Moisture Vapour Transmission Rate (MVTR) is used to describe the rate at which water molecules move through packaging films.

PCI

Acronym for Pressure-Composition Isotherm. A series of PCIs form a PCT diagram (a phase diagram in terms of pressure, composition and temperature).

PCT

Acronym for pressure-composition-temperature (Isotherm) and is a commonly used for absorption isotherms determined from metal hydrides. These data are also plotted using a different convention with pressure on the y-axis and composition (the amount absorbed) plotted on the x-axis and relates to the conventions of phase diagrams: The boundaries of Hydride phase(s) are often marked.

Physical Adsorption

See Physisorption.

Physisorption

Weak Adsorption due predominantly to dispersive (Van der Waals) intramolecular forces. For example, the adsorption of nitrogen at LN2 temperature used in BET surface area analysis. Adsorbate molecules with inherently low Van der Waals interaction such as water vapor are very sensitive to surface chemistry.

Pore Size Distribution

Used to characterize (typically) microporous materials, such as activated carbons, that have an amorphous skeletal structure.

Pore Volume

The volume of the pores, or voids, within a porous material. The ratio of this volume to the volume occupied by the solid (the skeletal structure) of a porous solid can be used to express its porosity.

S

Sievert’s Method (Apparatus)

See Volumetric.

Solubility

The magnitude of Absorption which might be expressed as a concentration in defined conditions or as a solubility constant. For example, an ideal (dilute) isothermal solid solution is described by Sievert’s solubility constant, ks, which is the ratio of adsorbed concentration to the square root of gas pressure.

Sorbate

A molecule capable of being adsorbed (see Adsorption) or absorbed (see Absorption).

Sorbent

A solid or liquid material capable of interacting with the Sorbate.

Sorption

Generic term for Adsorption and Adsorption interactions proposed by J. W. McBain in 1909.

Specific Surface Area (SSA)

The surface area of a unit mass of material (e.g. cm2 g-1). For porous materials in particular, this is highly dependent on the method used.

T

Thermal Decomposition

The decomposition of a compound by heating. As determined using thermogravimetric analysis (TGA).

Thermal Stability

The thermodynamic stability of a compound. A stable compound will decompose at high temperatures, an unstable compound will decompose at lower temperatures. For reversible metal hydrides, high stability results in a low plateau pressure in the pressure-composition isotherm (PCI), low stability results in a high plateau pressure, for a given temperature.

V

Van ‚t Hoff Plot

For metal hydrides, this is a plot of ln (P) against 1/T, where P is the plateau pressure of the hydride at a temperature, T. This typically results in a straight line with a gradient equal to the enthalpy of formation or decomposition and an intercept equal to the entropy.

Vapour Sorption

The sorption of a fluid in its vapour phase. For example, the sorption of water at different relative humidities.

Volumetric Method

The isothermal measurement of sorption from the pressure change by dosing between calibrated volumes, also known as Sievert’s method. The origins of this method date back to the 18th century and it is still in widespread usage in conventional BET analyzers. It is most widely applied to the study of near ideal gases.