９月１３日 【吸着】林地残材木材チップ乾燥機不具合の原因
前回は分子間力についてだったが今回は吸着について。
水に濡れるとは一体何なのかを解明する道のりはかなり険しいようだ。
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３．吸着
では吸着とは何か。
Wikiでは
「吸着（きゅうちゃく）とは、物体の界面において、濃度が周囲よりも増加する
現象のこと。気相/液相、液相/液相、気相/固相、液相/固相の各界面で生じうる。
反対に、吸着していた物質が界面から離れることを脱着と呼ぶ。
界面の原子は、物質内部の原子のように周囲と結合していないため、自由エネルギー
が大きくなる（界面自由エネルギー）。このため、界面原子は近接した分子やイオン
などの化学種を結合し、自由エネルギーを小さくしようとする。この現象を吸着という。」
例えば活性炭のように固体表面に気体や液体の分子が捕捉される現象を吸着と言う。
この吸着現象は吸着されるものと吸着するものの結合の力により下記２種類に
大きく区別される。
1）物理吸着
Wikiでは
「物理吸着（ぶつりきゅうちゃく, physisorption）とは、流体分子（吸着質）が
固体表面(吸着剤)との間に働くファンデルワールス力によって固体表面に濃縮される
現象をさし、吸着のうちの一分野にあたる。一般に、ファンデルワールス力は、イオン結合
や共有結合等の相互作用と比較して格段に弱い相互作用であるため、物理吸着した
分子は加熱・減圧等の操作によって容易に脱着する。」
国士舘大学理工学部熱エネルギー工学研究室
「有機溶剤等の排出抑制・処理技術の比較評価と状況にあった選定法」のページより
「吸着には２つの状態がある。固体の多孔質の孔はその表面形状から微細粉体と同様に
活性となることが多いと思われる。この微細孔壁に極性をもつ水分や炭化水素などの
大きな分子を、ファンデルワールス力で保持することを 物理吸着という。微細孔の
大きさがナノのレベルになると大きな吸着力をもつが、一般にはイオン結合や
共有結合に比べて弱い相互作用である。そのために、温度上昇したり、減圧したりすると
一度吸着した物質を脱着する。活性炭、ゼオライト、シリカゲル、珪藻土などがある。」
しきりにファンデルワース力と言う言葉が出るがこれは前回の分子間力の3）分散力と同義で
使われる場合もある力だ。
ではこの言葉は
Wikiでは
「ファンデルワールス力（ファンデルワールスりょく）は、電荷を持たない中性の原子、
分子間などで主となって働く凝集力の総称。そのポテンシャルエネルギーは距離の
6乗に反比例する。すなわち力の到達距離は短く且つ非常に弱い。
この凝集力によって分子間に形成される結合を、ファンデルワールス結合（ファンデルワールス
けつごう）と言う。」
このページの方が分かりやすいと思います。下記ページご参照下さい。
Dr.YAN’s Labolatory
話を吸着に戻し
2）化学吸着
国士舘大学理工学部熱エネルギー工学研究室
「有機溶剤等の排出抑制・処理技術の比較評価と状況にあった選定法」のページより
「一方、表面の原子とイオン結合や共有結合のように強力な結合をすることを
化学吸着という。つまり、固体表面との化学反応と考えることができるが、脱着が
できることが反応と異る点である。また、吸着物質が表面反応に直接関わるために
性能劣化することがある。脱着には大きな反応熱を必要とする場合が多く、
脱着は難しい。一般に物理吸着に比べ、化学吸着の方が安定した吸着となり、
固体表面の1原子に1分子が対応する形式となるために吸着分子膜ができると
吸着は完了する。化学吸着にはホルマリンキャプチャ，一部脱臭剤などがある。」
2つの吸着を比較すると物理吸着の結合力は弱く化学吸着の結合力は強いと言える。
これらは前回述べた結合方法、分子間力に影響を受けている。
又、先に記載した界面の表面積が増すほどその力は大きくなる。
有利さから吸着に使う物質は微粒子あるいは多孔質なのが普通なようだ。
参考文献 「微粒子から探る物性七変化」前野昌弘著
それでは又です。
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2009.9.13by 博多の森と山ちゃん
