Gasbindung

Gasbindung bezeichnet in der Physik, Chemie und Materialwissenschaft den Prozess, bei dem Gaststoffe an Oberflächen oder in Materialien gebunden werden. Der Begriff umfasst zwei Grundmechanismen: Adsorption, die Anlagerung von Gasmolekülen an Oberflächen, ohne Veränderung der inneren Struktur des Materials, und Absorption, das Eindringen der Gasmoleküle in das Materialvolumen (z. B. in Poren oder Polymermatrices). Chemische Bindung (Chemisorption) entsteht durch Bildung oder Veränderung chemischer Bindungen, während physikalische Bindung (Physisorption) meist auf van-der-Waals-Kräften beruht und stärker reversibel ist.

Typen und Eigenschaften: Adsorption kann monomolekular oder mehrschichtig erfolgen; Chemisorption ist in der Regel stärker und spezifischer. Absorption umfasst das Lösen von Gasen in Feststoffen oder Flüssigkeiten. Die konkreten Bindungskräfte, Temperatur, Druck und die Oberflächenbeschaffenheit des Materials bestimmen Kapazität, Kinetik und die Reversibilität der Gasbindung.

Materialien und Anwendungen: Typische Träger sind Aktivkohle, Zeolithe und Metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) sowie Polymermatrices. Gasbindung spielt eine zentrale Rolle bei der Gasaufbewahrung und -trennung (etwa CO2-Abscheidung, H2-Speicherung), der Gasreinigung und der Sensorik, wo gebundene Gasmengen als Signal dienen. In der Katalyse kann die Bindung von Reaktantengasen an aktive Zentren die Reaktionsrate beeinflussen.

Erforschung und Messung: Die Untersuchung erfolgt oft durch Adsorptionsisothermen (z. B. BET), gravimetrische Messungen, Calorimetrie und spektroskopische Verfahren. Wichtige Designparameter sind Oberfläche, Porosität, Thermodynamik der Bindung und Regenerationseigenschaften des Materials.