Adsorptionskonstante

Adsorptionskonstante, oft bezeichnet als K_ads, ist der Gleichgewichtsparameter, der die Affinität eines Adsorbats zu einer Festkörperoberfläche beschreibt. Sie ergibt sich aus dem Adsorptionsprozess A(löslich) + S(s) ⇌ AS(s) und gibt an, wie stark das Adsorb Atoms- oder Molekülteilchen an der Oberfläche verbleibt. Ein größerer Wert von K_ads deutet auf eine stärkere Adsorption hin und damit auf eine höhere Ausnutzung der Oberflächenkapazität.

In der Praxis wird die Adsorptionskonstante häufig im Rahmen von Isothermenmodellen bestimmt. Im Langmuir-Modell führt der Konstantenwert K_L zu der Gleichung q = q_max K_L C / (1 + K_L C), wobei q die adsorbierte Menge pro Masseneinheit des Adsorptionsmittels, C die Lösungskonzentration und q_max die maximale Kapazität bezeichnet. Höhere K_L-Werte bedeuten eine stärkere Bindung und eine schnelle Annäherung an die Sättigung. Im Langmuir-Modell besitzt K_L typischerweise Einheiten wie Liter pro Gramm oder ähnliche, abhängig von den verwendeten Einheiten für q und C. In der praxisnahen oder dimensionlosen Form können auch Aktivitätsverhältnisse verwendet werden.

Alternativ oder ergänzend wird das Freundlich-Modell verwendet, das q = K_F C^(1/n) beschreibt; hier dienen K_F und 1/n als empirische Konstanten, die die Adsorptionskapazität und die Oberflächenheterogenität charakterisieren, wobei K_F kein fest definierter Einheitswert haben muss.

Die Adsorptionskonstante hängt stark von Temperatur, Oberflächenbeschaffenheit, pH-Wert, Ionenstärke und Konkurrenz durch andere Spezies ab. Sie dient zum Vergleich von Adsorbenten, zur Auslegung von Grenzkapazitäten und zur Vorhersage der Adsorption bei gegebenen Konzentrationen, bleibt jedoch modellabhängig und kann bei komplexen Systemen nur näherungsweise angegeben werden.