ADSORPTION

Pengantar

Adsorpsi adalah proses akumulasi suatu zat dipermukaan

Molekul gas akan teradsorp dipermukaan karena adanya gaya tarik antarmolekuler seperti van der waals

Jumlah zat yang teradsorp tergantung pada beberapa parameter, parameter terpenting adalah tekanan parsial molekul P

Dipermukaan derajat kebebasan rotasional dan vibrasional molekul biasanya akan tereduksi

Beberapa molekul berdifusi secara lateral atau mungkin bereaksi dipermukaan.

Sifat ini sangat penting untuk memahami katalisis Laju adsorpsi dan desorpsi akan menentukan besarnya

kesetimbangan dipermukaan

Definisi

Adsorbate adalah materi yang berada dalam keadaan teradsorp

Zat yang akan diadsorp (sebelum berada dipermukaan) disebut adsorpt atau adsorptive

Zat dimana proses adsorpsi terjadi dinamakan adsorbent

Adsorbent, adsorpt dan adsorbate

Definisi

Jumlah zat yang akan teradsorp di permukaan digambarkan oleh fungsi adsorpsi = (P, T) yang ditentukan secara eksperiment

Grafik antara vs P pada temperatur konstan disebut isoterm adsorpsi

Untuk lebih memahami adsorpsi dan jumlah teradsorp biasanya diturunkan persamaan isoterm adsorpsi yang disesuaikan dengan model teoritis yang digunakan

Semua gas, teradsorp dibawah temperatur kritis karena adanya gaya tarik van der waals

Secara umum ketika adsorpsi didominasi oleh interaksi fisik ketimbang ikatan kimia, maka istilah yang umum adalah fisisorpsi

Fisisorpsi

Energi sublimasi berada pada kisaran 20 – 40 kJ/mol

Adsorbate relatif masih bebas berdifusi dipermukaan dan berotasi

Struktur molekul solid tidak berubah akibat fisisorpsi kecuali untuk beberapa padatan molekuler mis. Parafin dan polimer

Kesetimbangan adsorpsi cepat tercapai, saat tekanan diturunkan gas terdesorp secara reversibel (kecuali pada padatan berpori)

Kemisorpsi

Energi sublimasi berkisar 100 – 400 kJ/mol Seringkali ada sisi ikat spesifik (specific binding

sites) adsorbate relatif immobil dan biasanya tidak berdifusi dipermukaan

Walau pada padatan kovalen atau logam sering terjadi surface reconstruction

Akibat ikatan yang kuat, eksperimen pada UHV dimungkinkan karena molekul tidak mengalami desorpsi

Oksidasi dapat dipandang sebagai kemisorpsi oksigen

Nikel dan Silikon teroksidasi pd temperatur ruang, oksida yang dihasilkan membentuk layer yang stabil secara termodinamik dan melindungi (passivates) material murni dibawahnya

Contoh lain adalah oksidasi alumunium yang menghasilkan logam yang sangat keras dengan ketebalan lapisan Al2O3 100 nm

Waktu Adsorpsi

Parameter berguna dalam mengkarakterisasi adsorpsi adalah waktu adsorpsi

Jika molekul menabrak permukaan (misal tidak ada gaya yg bekerja), ia akan terpantul secara elastis dengan energi yang sama, tidak ada transfer energi antara molekul gas dan permukaan

Konsekuensinya “hot” molekul tidak cool down saat menabrak permukaan dingin.

Waktu tinggal dipermukaan dapat diestimasi dengan persamaan

Dimana x ketebalan daerah permukaan dan x = rerata kecepatan normal terhadap permukaan

Misal : N2 pada 25oC, x = 1 Å, x = 300 m/s, ≈ 7 x 10-

13 s Ini berada pada kisaran periode vibrasi 10-13 s Adanya gaya tarik antara molekul dan permukaan

meningkat waktu tinggal molekul di permukaan = 0.eQ/kBT, dimana 0 = 10-13, … 10-12 s. Q adalah panas

adsorpsi

mTk

xx

Bx /

22

Panas adsorpsi lebih dari 10 kJ/mol menunjukkan tidak ada adsorpsi dan waktu tinggal dibawah 10 ps.

Q = 40 kJ/mol karaktersitik untuk fisisorpsi Molekul yang teradsorpsi secara kimia (Q 100

kJ/mol) tidak meninggalkan permukaan Parameter penting lainnya adalah koefisien

akomodasi, didefinisikan oleh temperatur molekul sebelum tabrakan T1, temperatur permukaan T2 dan temperatur molekul yang dipantulkan T3.

12

13

TT

TT

Untuk pantulan elastik, kecepatan rerata molekul sebelum dan setelah menabrak permukaan adalah sama sehingga temperatur T1 = T3 dan = 0

Jika molekul tinggal lama di permukaan, ia akan memiliki temperatur yang sama dengan permukaan setelah desorpsi T2 = T3 dan = 1

Sehingga koefisien akomodasi mengukur seberapa banyak energi ditransfer sebelum molekul meninggalkan adsorbent kembali.

Klasifikasi Isoterm Adsorpsi

Tergantung pada kondisi fisikokimia, beberapa jenis isoterm adsorpsi teramati secara eksperimen

Ada 8 jenis yang umum dijumpai yang paling sederhana adalah tipe A yaitu kenaikan linier diuraikan oleh persamaan isoterm adsorpsi Henry

= KH.P KH = konstanta (mol m-2 Pa-1) untuk gas dan

(L/m2) untuk larutan

Jenis Isoterm Adsorpsi

Tipe B sangat umum dengan grafik melengkung terhadap absis (sumbu x)

Kebanyakan permukaan bersifat heterogen Terdapat beberapa adsorption sites yang

memiliki high affinity dan daerah yang memiliki low affinity

High affinity sites akan terisi lebih dahulu yang teramati kenaikan tajam pada tekanan rendah

Penjelasan lain terkadang adanya tolakan lateral antar molekul teradsorp

Tipe isoterm adsorpsi ini diuraikan oleh persaman isoterm adsorpsi Freundlich

= KF.Pq, KF & q (q < 1) adalah konstanta

Tipe C disebut tipe Langmuir karena dapat diuraikan oleh persamaan isoterm adsorpsi Langmuir

Dimana adalah relative coverage dan KL konstanta Langmuir. mon jumlah teradsorp maksimum untuk isoterm Langmuir monolayer

Isoterm adsorpsi tipe C dikarakterisasi dengan kejenuhan pada konsentrasi tinggi

Alasan bagi hal ini adalah permukaan tertutup seluruhnya oleh molekul teradsorp

Isoterm Langmuir teramati pada adsorpsi dari larutan dan jarang untuk adsorpsi gas

Tipe adsorpsi ini juga teramati pada material berpori, saat semua pori terisi, isoterm akan jenuh

monL

L

PK

PK

,1

Isoterm sigmoidal (tipe D) mengindikasikan efek cooperative

Satu molekul terikat pada permukaan akan lebih baik jika dapat berinteraksi dengan neighboring adsorbed molecule

Konsekuensi dari interaksi lateral ini terjadi kondensasi 2 dimensi

Agar isoterm sigmoid ini teramati dibutuhkan adsorbent flat dan homogen

Tipe E umum untuk adsorpsi gas Biasanya lengkung pertama berasal dari

adsorpsi monolayer Untuk tekanan lebih tinggi, semakin banyak

layer teradsorp diatas layer pertama Hingga, jika tekanan mencapai tekanan uap

jenuh, kondensasi akan memicu lapisan tebal secara makroskopis

Tipe ini dapat dijelaskan oleh persamaan isoterm adsorpsi BET

Tipe F akan terjadi jika ikatan monolayer pertama ke adsorbent lebih lemah dibanding ikatan molekul terhadap molekul yang lebih dulu teradsorp

Ini terjadi jika panas adsorpsi lebih rendah panas kondensasi

Tipe G adalah isoterm adsorpsi afinitas tinggi. Molekul terikat sangat kuat sehingga tidak ada yang tersisa yang dapat dideteksi pada larutan atau fasa gas

Perbedaan dengan tipe Langmuir ada pada aspek kuantitatif bukan secara kualitatif

Tipe ini teramati pada adsorpsi oleh polimer atau protein dalam larutan

Isoterm tipe H (seperti anak tangga) teramati pada material berpori dan dicirikan oleh inhibisi kedua

Pada tekanan rendah lapisan tunggal monolayer teradsorpsi dipermukaan seperti pada Langmuir

Pada tekanan intermediate, multilayer mulai terbentuk dan pori-pori telah terisi

Kejenuhan pada tekanan tinggi disebabkan oleh reduksi surface area efektif setelah pori-pori telah terisi penuh

Presentasi Isoterm Adsorpsi

Suatu isoterm adsorpsi adalah grafik dari jumlah teradsorp versus tekanan fasa uap (atau konsentrasi jika adsorpsi dari larutan)

Jumlah teradsorp dapat diuraikan oleh berbagai variabel diantaranya surface excess dalam mol/m2

Kita menggunakan konvensi Gibbs (volume interfacial excess V = 0) untuk solid, Gibbs dividing plane ditempatkan dipermukaan solid

Sehingga hubungan antara jumlah mol teradsorp N dengan surface excess adalah

= N/A A : total surface area

Adsorpsi sering juga dipelajari menggunakan powder atau porous material karena total surface areanya besar dengan jumlah adsorbent sedikit

Dalam eksperimen seperti itu, diukur volume (V) atau massa (m = V/) teradsorp per gram adsorbent

Model teoritis biasanya digunakan untuk menghitung adsorpsi per surface area

Dalam membandingkan model teoritis dengan hasil adsorpsi secara eksperimen perlu diketahui specific surface area

Specific surface area (m2/kg) adalah surface area per kg adsorbent

Jika ini telah diketahui maka luas dapat dihitung A = mad dimana mad massa adsorbent

Termodinamika Adsorpsi

Panas adsorpsi adalah sifat penting karena memberikan informasi dari sudut pandang driving force dari adsorpsi

Pertama-tama besaran integral energi:

gmmmad

gmmmad

gmmmad

SSS

HHH

UUU

int

int

int

Energi molar integral adsorpsi adalah selisih energi antara N mol gas teradsorp Um

(per mol) dan jumlah yang sama bebas di fasa gas Um

g

Enthalpi molar integral adsorpsi dan entropi molar integral adsorpsi didefinisikan sepertihalnya energi molar integral

Selisih energi dan enthalpi adsorpsi biasanya kecil, jika kita perlakukan gas secara ideal maka selisih adUm

int = adHmint + RT pada 25oC sekitar

2,4 kJ/mol

Secara eksperimen penentuan energi disesuaikan dengan kondisi alat

Pada kondisi volume konstan adUmint sama

dengan panas adsorpsi total Pada kondisi diatas gas reservoir dengan

volume konstan dihubungkan dengan reservoir adsorbent volume konstan keduanya dicelupkan dalam sel kalorimetrik yang sama

Volume total akan sama dan tidak ada kerja volume

Panas yang ditukarkan sama dengan energi molar integral dikali jumlah gas teradsorp

Q = adUmint . N

Secara umum adUmint negatif (jika tidak zat tidak

akan mengadsorp) dan panas dilepaskan selama proses adsorpsi

Sebagian besar eksperimen kalorimetrik dilakukan pada tekanan konstan, dengan menggerakkan piston tekanan dalam sel meningkat dan panas yang dilepaskan diukur

Dalam kasus ini panas yang dipertukarkan sama dengan enthalpi integral adsorpsi

Q = adHmint . N

Entropi molar integral adsorpsi diukur dengan hubungan termodinamika umum

T

HS madmad

intint

Kuantitas Differensial Adsorpsi

Kuantitas integral merujuk pada fakta bahwa gas teradsorp melibatkan jumlah totalnya

Energi molar differensial adsorpsi ditentukan hanya oleh last infinitesimal jumlah teradsorp, didefinisikan :

gm

AT

difmad

AT

g

AT

difmad

UdN

dUU

dN

dU

dN

dUU

,

,,

Ug adalah total energi dalam gas bebas Karena jumlah teradsorp biasanya kecil

dibanding jumlah total gas di reservoir maka sifat gas bebas tidak berubah secara signifikan selama adsorpsi sehingga dUg/dN = Um

g

Persamaan ini mencakup perubahan energi permukaan dalam selama adsorpsi dari jumlah infinitesimal gas pada temperatur konstan dan total surface area

Kita harus membedakan antara kuantitas integral dan diferensial karena energi berubah dengan jumlah teradsorp, ada 3 kasus

Pertama sebagian besar surface energetically heterogen dan ada binding sites dengan high energy binding yang pertama ditempati

Kedua, monolayer pertama memiliki binding energy berbeda dengan layer berikutnya karena adsorpsi didominasi oleh interaksi solid adsorbent dengan molekul gas

Untuk layer kedua interaksi antara molekul gas teradsorp dengan molekul gas sangat penting

Ketiga, jika molekul berinteraksi secara lateral dengan neighboring molekul di permukaan, secara energetik lebih disukai molekul teradsorp pada surface yang secara parsial tertutupi

gm

AT

difmad

gm

T

difmad

SdN

dSS

HdN

dHH

,

,

Adsorpsi fisik gas pada padatan hampir selalu digerakkan secara enthalpi atau enthalpically driven (adHm

dif < 0)

Adsorpsi yang entropically driven bisa juga terjadi namun biasanya entropi molekul dipermukaan lebih kecil dibanding fasa gas

Hal ini terjadi karena derajat kebebasan vibrasi, rotasi dan translasi menjadi terbatasi/restricted

Example 9.1

Pada tekanan sangat rendah (P/Po < 0,1) isoterm adsorpsi naik dengan tajam. Molekul teradsorpsi menemukan banyak binding sites yang kosong. Sejumlah kecil molekul dipermukaan memiliki peluang terikat pada strong binding sites di grain boundaries

Hal ini bisa dilihat dari kalor adsorpsi differensial, pada coverages dibawah 0,3 mol/m2, kalor adsorpsi menunjukkan maksimal

Monolayer coverage dicapai pada tekanan P/Po ≈ 0,1. pada titik ini slope tajam dari isoterm adsorpsi berakhir

Untuk monolayer pertama, kalor adsorpsi yang konstan (secara umum) akan teramati pada 43 kJ/mol

Nilai ini sekitar 0,9 kJ/mol lebih tinggi dibanding panas kondensasi benzene

Pada tekanan tinggi (P/Po > 0,1) mulai terbentuk multilayer. Didaerah multilayer ini slope kurva naik tajam lagi sejalan dengan kenaikan tekanan

Untuk P Po layer teradsorp akan sangat tebal karena terjadi kondensasi makroskopik

Kalor adsorpsi differensial sedikti diatas panas kondensasi tetapi lebih kecil (secara signifikan) dibanding nilai pada monolayer pertama

Model Adsorpsi – Isoterm Adsorpsi Langmuir Langmuir mengasumsikan bahwa dipermukaan

ada sejumlah tertentu binding sites per unit area S. S memiliki satuan mol/m2 (atau m-2)

Diantara binding sites ini ada S1 yang ditempati oleh adsorbate sehingga So = S – S1 akan kosong/belum terisi

Laju adsorpsi dalam mol per detik dan per unit area berbanding lurus terhadap jumlah binding sites kosong So dan tekanan kadPSo

Laju desorpsi berbanding lurus dengan jumlah molekul teradsorp S1 dan sama dengan kdeS1 dimana kde konstanta

Skema Model Adsorpsi Langmuir

Saat setimbang, laju adsorpsi sama dengan laju desorpsi sehingga:

kdeS1 = kadPSo = kadP(S – S1)

kdeS1 + kadPS1 = kadPS

S1/S = kadP/(kde+ kadP)

S1/S adalah coverage dimana KL = kad/kde sehingga persamaan Langmuir menjadi

PK

PK

L

L

1

Tipikal isoterm adsorpsi Langmuir ditunjukkan oleh gambar 9.6 untuk konstanta Langmuir yang berbeda

Jika adsorpsi melibatkan larutan maka tekanan P diganti dengan konsentrasi c

Alternatif persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat juga ditulis dalam jumlah teradsorp mol per gram surface area

Disini mon adalah jumlah mol teradsorp per gram atau per unit area subtrat saat semua binding sites ditempati dan monolayer molekul terbentuk

mon berkaitan dengan surface area yang ditempati oleh satu molekul teradsorp A dengan persamaan mon = /(N0A) atau

Alternatif persamaan isoterm adsorpsi Langmuir dapat juga ditulis dalam jumlah teradsorp mol per gram surface area

Disini mon adalah jumlah mol teradsorp per gram atau per unit area subtrat saat semua binding sites ditempati dan monolayer molekul terbentuk

mon dihubungkan dengan surface area yang ditempati oleh satu molekul teradsorp A dengan persamaan mon = /(N0A) atau mon = 1/(N0A)

PK

PK

L

Lmon

1

Untuk konstanta Langmuir didapat:

Tmkk

ek

B

Aad

TkQde

B

2

1 /

0

Tmk

eKK

B

A

TkQLL

B

2K

dimana

00L

/0

Harus diingat Laju adsorpsi terhitung adalah batas atas, ini bisa digunakan untuk menghitung laju kondensasi liquid

Koefisien kondensasi atau sticking probability adalah rasio antara kondensasi aktual dengan batas atas. Nilai ini bisa diukur dengan ekperimen molecular beam

Untuk N2 pada tungsten sticking probability pada 27oC sebesai 0,61. O2 pada es 200 K hampir satu

Persamaan Langmuir memiliki persyaratan kondisi antara lain:

1. Molekul terikat pada well determined binding sites pada adsorbent

2. Tiap-tiap binding sites hanya dapat mengikat satu molekul

3. Energi ikat/binding tidak tergantung pada adanya molekul lain yang terikat

Isoterm Adsorpsi BET

Pada Langmuir, adsorpsi maksimal adalah monolayer, isoterm ini akan jenuh pada tekanan tinggi

Kondisi ini tidak realistik untuk beberapa kasus sehingga untuk mengakomodasi multilayer, Brunauer, Emmett dan Teller mengembangkan teori Langmuir menjadi isoterm adsorpsi BET.

Ide dasar dari isoterm adsorpsi BET adalah asumsi isoterm Langmuir pada tiap-tiap layer

Dalam isoterm BET diasumsikan bahwa kalor adsorpsi layer pertama memiliki nilai tertentu Q1 dan untuk semua layer setelahnya dianggap kalor adsorpsi Qi berkorelasi dengan kalor kondensasi liquid

Kondisi lainnya adalah adsorpsi dan desorpsi hanya terjadi antara vapor dan surface

Molekul teradsorp tidak dimungkinkan bergerak dari satu layer ke layer yang lain

Pada kesetimbangan laju desorpsi tiap-tiap layer sama dengan laju adsorpsi

Model BET untuk Adsorpsi

Laju Adsorpsi dan Desorpsi

Adsopsi ke vacant surface sites kad1PS0

Desorpsi dari layer pertama = a1S1e-Q1/RT

Adsorpsi ke layer ke-i kadiPSi-1

Desorpsi dari layer ke-i = aiSie-Qi/RT

Dimana a1 dan ai adalah faktor frekuensi seperti halnya 1/0 sehingga didapat

0)1(1100

P

P

C

C

n

n

PP

PP

mon

Dimana n adalah jumlah total mol teradsorp per unit area, nmon adalah jumlah mol teradsorp dalam satu monolayer penuh per unit area (masing-masing binding sites terisi satu molekul)

P0 tekanan uap saat kesetimbangan dan

Persamaan 9.37 menunjukkan n/nmon tak berhingga saat P/P0 1 hal ini terjadi karena adanya kondensasi

RTQQRTQQiad

adi ii eeka

kaC /)(/)(

1

111.

Isoterm adsorpsi BET cukup luas digunakan, ada 2 parameter yang biasa ditentukan

Maka

Penting untuk dicermati bahwa = P/P0

RTQ

i

iadRTQad iea

Pke

a

Pk //

1

1

dan1

]1)[1()1/(

)1/(

00

20

C

C

CSS

CS

n

n

mon

Pentingnya Paramater C

Grafik berikut menunjukkan bagaimana isoterm BET sangat tergantung pada parameter C

Untuk C tinggi, binding molekul uap/gas langsung ke surface adalah kuat dibanding gaya antar molekuler

Oleh karenanya, pada tekanan rendah isoterm Langmuir akan diperoleh, hanya pada tekanan tinggi, molekul mulai membentuk multilayer

Untuk nilai C yang rendah molekul lebih suka binding antar mereka saat binding energy ke surface rendah

Sehingga monolayer pertama hanya terbentuk pada tekanan relatif tinggi, sekali terbentuk akan lebih mudah untuk molekul berikutnya teradsorp

Gambar 9.9

Adsorpsi pada Permukaan Heterogen

Surface biasanya tidak sepenuhnya homogen, beberapa faktor penyebabnya adalah :

1. different crystal faces

2. adanya cacat dan deviasi lainnya

3. adanya jenis zat yang berbeda misal pada steel (Fe, C, Ni, Co) atau pada gelas (SiO2, B, Na, K) yang masing-masing memiliki konsentrasi berbeda-beda dipermukaan

Pada permukaan heterogen, binding energy suatu adsorbat umumnya tidak memiliki nilai tertentu tapi ada distribusi binding energy

Probabilitas menemukan binding site pada interval energi Q …Q + dQ diuraikan oleh fungsi distribusi (Q)dQ

Adsorpsi teramati secara eksperimen adalah jumlah semua peristiwa adsorpsi pada semua jenis binding sites

Pada temperatur tertentu, coverage didefinisikan

Untuk isoterm adsorpsi pada well determined homogeneous part H(Q,P) biasa digunakan persamaan Langmuir

0

0

1)(

).().,()(

dQQf

dQQfPQP H

Isoterm adsorpsi Freundlich diturunkan dari distribusi adsorpsi eksponensial berdasarkan (Q) e-Q/Q* dengan asumsi perilaku Langmuir untuk H

Q* adalah konstanta yang mencirikan distribusi energi adsorpsi

Persyaratan dalam menurunkan persamaan ini adalah Q* > kBT

*2

0

Q

TkB

P

P

Teori Potensial Polanyi

Polanyi melakukan pendekatan berbeda untuk menjelaskan fenomena adsorpsi

Dia mengasumsikan molekul dekat permukaan ‘merasakan’ potensial (seperti halnya gravitasi bumi) akibat gaya tarik van der waals

Potensial ini menekan gas dekat permukaan secara isotermal, saat tekanan lebih tinggi dari tekanan uap setimbang, gas akan terkondensasi

Jumlah mol teradsorp per unit area didefinisikan oleh persaman:

Dimana xf jumlah mol teradsorps per unit area, Vm

L volume molar liquid, C BCAB/3 dan D0 jarak atau jari-jari molekul

Lm

Lm

Lm

f

V

D

PPRT

C

VV

x0

3

0 )/ln(.

1

Contoh 9.3

Which one is best?

Teori mana yang cocok untuk aplikasi tertentu? Teori adsorpsi Henry aplicable pada tekanan rendah Isoterm adsorpsi yang luas dipakai adalah persamaan

BET, biasanya cocok dengan hasil eksperimen untuk 0,05 < P/P0 < 0,35

Untuk tekanan yang sangat kecil, fitting kurang sempurna karena adanya heterogenitas

Untuk tekanan tinggi, teori potensial lebih cocok, setidaknya untuk adsorbent homogen dan flat. Juga dapat digunakan pada nilai P/P0 dari 0,1 sd 0,8

Untuk P/P0 > 0,35 adsorpsi didominasi oleh material berpori.

Prosedur Pengukuran Luas Permukaan Spesifik Untuk semua eksperimen dengan porous

material atau powder, kita perlu mengetahui luas permukaan spesifik

Biasanya luas permukaan spesifik ditentukan dari eksperimen adsorpsi

Jika adsorpsi suatu sampel dapat dijelaskan dengan Langmuir, dari fitting hasil eksperimen kita peroleh mon dalam satuan mol/g

Lalu kita asumsikan nilai yang rasional untuk cross sectional area dari satu gas A dan diperolehlah luas permukaan spesifik

= monANA

Pada sebagian besar aplikasi praktis, isoterm adsorpsi BET lebih sering digunakan karena dapat difiiting lebih baik

Pertama-tama kita mengukur isoterm adsorpsi massa tertentu adsorbent kemudian mem-fittingkannya dengan persamaan BET

Biasanya model BET menguraikan adsorpsi untuk 0,05 < P/P0 < 0,35 dengan cukup baik

Sebagai hasil pengukuran kita akan memperoleh volume gas teradsorp Vad yang jika kita ketahui tekanan dan temperatur maka akan lebih membantu

Biasanya digunakan kondisi standard untuk T & P

Untuk analisis kita harus mentransformasi persamaan adsorpsi BET, mula-mula kita tuliskan jumlah mol teradsorp dengan volume: n/nmon = Vad/Vad

mon,dimana Vad

mon adalah volume gas yang dibutuhkan untuk memperoleh satu monolayer lengkap

Dengan mengatur ulang persamaan akan diperoleh

admon

admon

ad CV

CPP

CVPPV

PP )1.(/1

)/1(

/ 0

0

0

Untuk analisis kita harus mentransformasi persamaan adsorpsi BET, mula-mula kita tuliskan jumlah mol teradsorp dengan volume: n/nmon = Vad/Vad

mon,dimana Vad

mon adalah volume gas yang dibutuhkan untuk memperoleh satu monolayer lengkap

Dengan mengatur ulang persamaan akan diperoleh

Dari slope dan intersep, maka C dan Vadmon dapat

ditentukan

admon

admon

ad CV

CPP

CVPPV

PP )1.(/1

)/1(

/ 0

0

0

Adsorpsi pada padatan berpori - Histeresis Dalam aplikasi praktis sebagian besar material industri dan

alam memiliki pori. Berdasarkan rekomendasi IUPAC pori diklasifikasikan menjadi:

Makropori, memiliki diameter besar dari 50 nm. Makropori demikian lebarnya sehingga gas seolah-olah teradsorp di permukaan flat

Mesopori berada pada range 2-50 nm, kondensasi kapiler sering mendominasi pengisian mesopori, dibawah temperatur kritis terbentuk multilayer. Pori disatu sisi membatasi jumlah layer, namun disisi lain dapat mendorong kondensasi kapiler

Mikropori kecil dari 2 nm. Dalam mikropori, struktur fluida teradsorp berbeda dengan struktur makroskopis ruah. Liquid yang terjebak merupakan objek penelitian yang intens karena memiliki sifat-sifat unik. Contoh materialnya adalah zeolit

Adsorpsi pada porous material biasa dicirikan dengan histeresis dalam perilaku adsorpsi

Fenomena ini teramati saat setelah proses adsorpsi. Eksperimen desorpsi dilakukan dengan menurunkan tekanan secara progresiv dari nilai maksimumnya hingga isoterm desorpsi terukur

Selama proses desorpsi, fasa liquid menguap dari pori. Isoterm desorpsi tidak mengikuti jalur yang sama dengan adsorpsi tapi berada diatasnya

Biasanya isoterm lebih datar dengan nilai P/P0 tinggi karena pengisian pori menurunkan available surface area

Gambar 9.14

Gambar 9.15