Desorbieren

Desorbieren, auch Desorption genannt, bezeichnet den Prozess, bei dem ein zuvor an einer Oberfläche adsorbiertes Molekül, Atom oder Ion wieder in eine Gas- oder Lösungsphase übergeht. Es ist das Gegenstück zur Adsorption und ein Grundprinzip der Oberflächenchemie. Desorption kann reversibel oder irreversibel verlaufen und hängt von der Art der Adsorption, Temperatur, Druck und der Energiebarriere ab.

Zu den Hauptmechanismen gehören die thermische Desorption, bei der thermische Energie ausreicht, Bindungen zu überwinden; Photodesorption durch Licht; sowie chemische oder Reaktions-Desorption, die nach Oberflächenreaktionen und Wiederfreisetzung erfolgt. Physikalische Desorption (Physisorption) erfolgt meist durch schwache Van-der-Waals-Wechselwirkungen, während chemische Desorption stärkere Bindungen umfasst.

Theoretisch beschrieben wird die Desorption oft durch Arrhenius-abhängige Ratenmodelle: r_d = ν exp(-E_des/(k_B T)) N, wobei E_des die Aktivierungsenergie der Desorption, ν der Frequenzfaktor und N die Anzahl der adsorbierten Spezies ist. Je nach System kann die Desorption als erste Ordnung oder Nullordnung vorliegen und monolayer- oder multilayer-bezogen sein.

Typische experimentelle Techniken sind die temperaturprogrammierte Desorption (TPD), bei der die Freisetzung von Molekülen beim Ansteigen der Temperatur gemessen wird, sowie Oberflächenanalytik wie Massenspektrometrie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie oder Quarzresonanzkristallmessungen. Anwendungen finden sich in der Katalyse, im Recycling von Oberflächen, in Sensoren und in Umweltprozessen, wo Desorption die Freisetzung von Schadstoffen aus Böden oder Sedimenten beeinflusst.