fysisorptie

Fysisorptie, of physical adsorption, is het proces waarbij moleculen (adsorbat) aan het oppervlak van een vaste stof (adsorbens) worden vastgehouden door zwakke van der Waals-krachten, zonder chemische binding of ladingoverdracht. Het is doorgaans reversibel en vindt bij relatief lage temperaturen en drukken plaats.

De aantrekkingskracht ontstaat hoofdzakelijk door van der Waals-interacties tussen adsorbat en adsorbens. De enthalpie van fysisorptie ligt doorgaans in het bereik van ongeveer 5 tot 40 kJ/mol, en is daarmee aanzienlijk lager dan bij chemisorptie. Fysisorptie kan zowel monolag als multilag omvatten, vooral op porieuze materialen waar meerdere lagen adsorbat kunnen worden vastgehouden. Bij poreuze structuren kan capillaire condensatie in de poriën bijdragen aan merkbare hysterese bij adsorptie–desorptie, vooral bij mesopori.

Isothermen en meetmethoden: fysisorptie wordt vaak bestudeerd met isothermen bij lage temperatuur, bijvoorbeeld stikstofadsorptie bij 77 K. Modellen zoals Langmuir (monolag), Freundlich (heterogene oppervlakken) en de BET-methode (Brunauer-Emmett-Teller) worden toegepast om de oppervlakte en porositeit te karakteriseren en de mate van multilayer-adsorptie te kwantificeren.

Toepassingen en voorbeelden: fysisorptie is cruciaal in adsorptiegeoriënteerde processen zoals gasopslag en -scheiding, ontvochtigen en filtratie. Materialen met hoge oppervlakte zoals actieve koolstoffen, silicagel en sommige zeolieten benutten fysisorptie voor het verwijderen van waterdamp, CO2 of andere gassen.

Verschil met chemisorptie: chemisorptie omvat sterke, meestal chemische bindingen en heeft een hogere adsorptie-enthalpie, vaak met gedeeltelijke of volledige chemische veranderen van het adsorbat en adsorbens. Fysisorptie is doorgaans reversibel en temperatuurafhankelijk.