[신소재] [나노] 질소흡착법

목차

1. 흡착
2. BET장치
3. 측정방법

본문내용

1. 흡착
정의 : 유체(gas)분체가 고체표면에 접촉하여 부착되는 현상을 말한다.

(그림 : 흡착층과 흡착제)
흡착은 고체의 계면 어느 곳에나 일어나며, 흡착제(고체)는 다공성이고, 모세관이 많을수록 흡착에 필요한 고체의 계면은 증가한다. 흡착제가 갖추어야 할 가장 중요한 성질은 비표면적과 흡착물질에 대한 친화력이며, 비표면적과 친화력이 클수록 흡착효과는 커진다.
(비표면적 : 재료의 표면적을 그 무게로 나는 것)

a. 물리흡착 : 표면과 흡착질 사이에 반데르발스 상호 작용이 미친다. 이는 장거리성질을 띠지만 약하며, 분자가 물리 흡착될 때 내놓는 에너지는 응축엔탈피와 같은 크기 정도이다. 이 에너지는 격자의 진동 에너지로 흡수된 다음 열로서 발산되며 울퉁불퉁한 표면 위로 튀던 분자는 그 운동 에너지를 잃고 표면에 들러붙게 된다. 이것을 적응 과정이라고 한다. 물리 흡착에서 나오는 열은 열용량을 미리 측정한 시료의 온도 상승을 측정해서 구할 수 있다.(약 -20kJ/mol의 엔탈피 변화). 이정도의 에너지는 결합을 끊을 수 없고, 따라서 물리흡착에서는 분자가 그 정체를 그대로 유지한다. 그러나 표면의 영향으로 이 분자는 신장되거나 굽혀질 수는 있다.

(고체표면의 포텐셜 에너지에서 가스분자의 물리흡착)
=> 반데르발스힘에 의한 흡착현상 / 활성화 에너지가 필요없어 표면에 충돌과 동시에 일어난다.

b. 화학흡착 : 화학흡착에서는 흡착되는 분자가 표면과 공유결합을 이루고 또 기질 분자를 최대로 배위시킬 수 있는 자리에 들러붙으려고 한다. 이때의 흡착에너지는 물리흡착에 비해 크다(약-200kJ/mol). 화학흡착이 된 분자는 표면 원자의 충족되지 않은 원자가 때문에 쪽이 날 수 있으며, 표면상의 이러한 분자 토막이 바로 표면 촉매작용의 한 원인이 되는 것이다. 특별할 때를 빼면 화학흡착은 발열반응이다. 즉 자발적 반응이 일어나려면 깁스에너지는 음의 값을 가져야한다. 그런데 분자가 표면에 흡착되면 병진운동의 자유도가 감소함으로 델타S가 음이 된다. 따라서 델타h가 음이 되어야 하고 이는 발열과정이된다. (G=H-TS)

참고 자료

없음