aciditeitsplaatsen

Aciditeitsplaatsen zijn locaties op een materiaal waar zuurreacties kunnen plaatsvinden. Ze kunnen protonen afstaan (Brønsted-zuurplaatsen) of elektronenparen accepteren (Lewis-zuurplaatsen). De hoeveelheid, verdeling en sterkte van deze plaatsen bepalen de zuurheid en de katalytische eigenschappen van het oppervlak. Ze ontstaan uit de chemische samenstelling en structuur van het materiaal en kunnen door bewerking of dopering worden beïnvloed.

Brønsted-zuurplaatsen komen vaak voor als bridging hydroxylgroepen op aluminosilicaatoppervlakken (Si–O(H)–Al), die een proton kunnen doneren. Lewis-zuurplaatsen bestaan uit coordinatieve onvolledigheden of metaalionen (bijv. Al3+, Ti4+) die elektronenparen accepteren. In veel materialen treffen we beide soorten aan met verschillende sterktes.

Aciditeitsplaatsen komen veel voor in zeolieten en andere oxide-materialen zoals alumina, silica en gesulfateerde oxiden, maar ook in gelaagde kleimineralen. Ook koolstofmaterialen en sommige polymeren bevatten zuurplaatsen, bijvoorbeeld door functionele groepen zoals carboxyl-, fenol- of sulfonische groepen. De aard en sterkte van de aciditeitsplaatsen bepalen welke reacties plaatsvinden.

Ze worden geanalyseerd met spectroscopische en thermodynamische methoden, zoals pyridine-IR om Brønsted en Lewis sites te onderscheiden, NH3-TPD voor sterkte- en hoeveelheid, en solid-state NMR voor lokale omgeving. CO-IR en andere probe-moleculen kunnen aanvullende details opleveren.

In bodems en milieuwetenschappen dragen aciditeitsplaatsen bij aan uitwisseling, buffervermogen en adsorptieprocessen. In de chemie zijn zij bepalend voor katalytische activiteit en selectiviteit in reacties zoals cracking, esterificatie en hydrolyse. Het beoordelen van aciditeitsplaatsen is daarom cruciaal bij ontwerp en toepassing van katalysatoren en adsorbentia.