Fresenius' Zeitschrift für analytische Chemie

, Volume 302, Issue 2, pp 97–108 | Cite as

Versuche, mit Hilfe von Wasser als Adsorbat, die Oberflächeneigenschaften von zwei Silicageltypen zu bestimmen

  • Günter Wirzing
Originalabhandlungen
Received:

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.

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.

Key words

Best. der Oberflächeneigenschaften von Silicagel Wasser als Adsorbat 
This is a preview of subscription content, log in to check access.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. 1.
    Anderson, R. B.: J. Catalysis3, 50 (1964)Google Scholar
  2. 2.
    ASTM-Kartei Nr. 11-695Google Scholar
  3. 3.
    Ballou, E. V.: Anal. Chem.34, 233 (1962)Google Scholar
  4. 4.
    Bastik, J.: Bull. Soc. Chim.1953, 437Google Scholar
  5. 5.
    Bernal, I. D.: Angew. Chem.66, 684 (1954)Google Scholar
  6. 6.
    Bhattacharrya, P. B., Ganguly, K.: J. Ind. Chem. Soc.13, 204 (1936)Google Scholar
  7. 7.
    Boehm, H. P.: Angew. Chem.78, 617 (1966)Google Scholar
  8. 8.
    Boer, J. H. de, Linsen, B. G., Osinga, Th. J.: J. Catalysis4, 643 (1965)Google Scholar
  9. 9.
    Boyd, G. E., Harkins, W. D.: J. Am. Chem. Soc.64, 1190 (1942)Google Scholar
  10. 10.
    Bradley, M. P. T., Pantony, D. A.: Talanta16, 473 (1969)Google Scholar
  11. 11.
    Bremer, H., Steinberg, K. H., Wendtland, K. D.: Z. Anorg. Allg. Chem.366, 130 (1969)Google Scholar
  12. 12.
    Brunauer, S., Emmet, P. H., Teller, E.: J. Am. Chem. Soc.60, 309 (1938) — Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption nach Brunauer, Emmett und Teller DIN 66131Google Scholar
  13. 13.
    Cadogan, D. F., Sawyer, D. T.: Anal. Chem.42, 190 (1970)Google Scholar
  14. 14.
    Coelingh, M. B.: Kolloid-Z.87, 251 (1939)Google Scholar
  15. 15.
    Drake, L. C., Ritter, H. L.: Ind. Eng. Chem. Anal. Ed.17, 787 (1945)Google Scholar
  16. 16.
    Elder, A. L., Springer, R. A.: J. Phys. Chem.44, 943 (1940)Google Scholar
  17. 17.
    Freundlich, H.: Kapillarchemie, Leipzig 1922Google Scholar
  18. 18.
    Hair, M. L., Hertl, W.: J. Phys. Chem.73, 4269 (1969)Google Scholar
  19. 19.
    Harkins, W. D., Jura, G.: J. Chem. Phys.11, 430 (1943)Google Scholar
  20. 20.
    Hesse, G.: Adsorptionsmethoden im chemischen Laboratorium. Berlin: De Gruyter 1943Google Scholar
  21. 21.
    Hüttig, G. F., Theimer, O., Mehlo, W.: Kolloid-Z.121, 50 (1951)Google Scholar
  22. 22.
    Joppien, G. R.: Makromolekulare Chem.175, 1931 (1974)Google Scholar
  23. 23.
    Kämpf, G., Kohlschütter, H. W.: Elektrochemie62, 958 (1958)Google Scholar
  24. 24.
    Kämpf, G., Kohlschütter, H. W.: Z. Anorg. Allg. Chem.294, 10 (1958)Google Scholar
  25. 25.
    Killmann, E., Eckart, R.: Makromol. Chem.144, 45 (1971)Google Scholar
  26. 26.
    Kisseljow, W.: Oberflächenerscheinungen in Halbleitern und Dielektrika. Moskau: Nauka 1970Google Scholar
  27. 27.
    Koberstein, E., Lakatos, E., Voll, M.: Ber. Bunsenges. Phys. Chem.75, 1104 (1971)Google Scholar
  28. 28.
    Köppen, R.: Kolloid-Z.89, 219 (1939)Google Scholar
  29. 29.
    Kohlschütter, H. W., Kämpf, G.: Z. Anorg. Allg. Chem.292, 298 (1957)Google Scholar
  30. 30.
    Kohlschütter, H. W., Unger, K.: In: Dünnschichtchromatographie (E. Stahl, ed.), 2. Aufl. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1967Google Scholar
  31. 31.
    Landolt-Börnstein, Erg. Bd. 3, Teil IGoogle Scholar
  32. 32.
    Landt, E., Gettmann, H.: Naturwissenschaften39, 279 (1953)Google Scholar
  33. 33.
    Lippens, B. C., Boer, J. H. de: J. Catalysis4, 319 (1965)Google Scholar
  34. 34.
    Lippens, B. C., Linsen, B. G., Boer, J. H. de: J. Catalysis3, 32 (1964)Google Scholar
  35. 35.
    Nieuwenkamp, W.: Z. Krist.92, 82 (1935)Google Scholar
  36. 36.
    Ritter, H. L., Drake, L. C.: Ind. Eng. Chem. Anal. Ed.17, 782 (1945)Google Scholar
  37. 37.
    Schay, G.: Monatsh. Chem.102, 1419 (1971)Google Scholar
  38. 38.
    Sheinfain, R. Yu.: Colloid J. USSR, English Transl.23, 638 (1961)Google Scholar
  39. 39.
    Shull, C. B.: J. Am. Chem. Soc.70, 1405 (1948)Google Scholar
  40. 40.
    Wirzing, G.: Diplomarbeit, Techn. Hochschule Darmstadt 1955Google Scholar
  41. 41.
    Wirzing, G.: Dissertation, Techn. Hochschule Darmstadt 1957Google Scholar
  42. 42.
    Wirzing, G.: Naturwissenschaften50, 466 (1963)Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1980

Authors and Affiliations

  • Günter Wirzing
    • 1
  1. 1.Analyt. LaborHoechst AktiengesellschaftFrankfurt am Main 80

Personalised recommendations