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2025-09-12T11:13:09Z

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'''Chemisorption''' oder '''chemische Adsorption''' ist eine spezielle Form der [[Adsorption]], bei der sich [[Chemische Bindung|chemische Bindungen]] zwischen Adsorbat (sich an einer [[Grenzfläche]] anreichernder [[Chemischer Stoff|Stoff]]) und [[Adsorbens]] ([[Kondensierte Materie|kondensierte]] [[Phase (Materie)|Phase]], die die Grenzfläche bereitstellt) bilden, so dass das Adsorbens von einer [[Monolage]] des Adsorbats bedeckt wird.<ref>{{Gold Book|chemisorption|C01048|Version=3.0.1}}</ref> Damit unterscheidet sich Chemisorption von [[Physisorption]],<ref>{{Gold Book|physisorption|P04667|Version=3.0.1}}</ref> bei der die Adsorbate nur durch [[Van-der-Waals-Kräfte|van der Waals-Wechselwirkungen]] an die Adsorbentien gebunden sind und auf letzteren Multilagen ausbilden können. Durch die Chemisorption wird das Adsorbat und/oder das Adsorbens chemisch verändert.
__TOC__
Meistens ist die Physisorption eine Vorstufe zur Chemisorption. Die Chemisorption ist im Unterschied zur Physisorption nicht immer reversibel und erfordert häufig eine hohe [[Aktivierungsenergie]]. Die Bindungsenergie beträgt typischerweise um 800 kJ/mol (ca. 8 eV/Atom) im Gegensatz zur Physisorption mit ca. 80 kJ/mol (ca. 0,8 eV/Atom). Maximal kann eine monomolekulare Schicht adsorbiert werden.<ref name="Wolfgang Jitschin">{{Literatur| Autor=Wolfgang Jitschin, Rudolf Lachenmann, Alfons Jünemann, Uwe Friedrichsen, Erik Lippelt, Boris Kossek, Harald Grave, Klaus Galda, Karl-Heinz Bernhardt | Titel=Wutz Handbuch Vakuumtechnik | Verlag=Vieweg & Teubner | ISBN=978-3-322-96971-2 | Datum=2013 | Online={{Google Buch | BuchID=azoFBgAAQBAJ | Seite=146 }} | Seiten=146 }}</ref><ref name="Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk">{{Literatur| Autor=Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk | Titel=Einführung in die Physik und Chemie der Grenzflächen und Kolloide | Verlag=Springer |Ort=Berlin/Heidelberg | ISBN=978-3-662-47018-3 | Datum=2015 | Online={{Google Buch | BuchID=VwycCgAAQBAJ | Seite=110 }} | Seiten=110 }}</ref> Die Chemisorption ist chemisch selektiv und findet nur bei bestimmten Adsorptiv-Substrat-Paaren statt.<ref name="Knud Lämmle" />

Die mathematische Beschreibung der Adsorptionsisotherme erfolgte durch [[Irving Langmuir]] und ist streng genommen nur für eine monomolekulare Bedeckung der stationären Phase gültig.<ref>{{Literatur |Autor=Irving Langmuir |Titel=The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Part I: Solids |Sammelwerk=Journal of the American Chemical Society |Band=38 |Nummer=11 |Datum=1916-11 |DOI=10.1021/ja02268a002 |Seiten=2221–2295 |Sprache=en }}</ref>

Es ist üblich, von Chemisorption zu sprechen, wenn die Bindungsenergie Werte in der Größenordnung von Bindungen in Molekülen hat (100…800 kJ/mol), und von Physisorption, wenn sie wesentlich kleiner ist.<ref name="Karl Schwister">{{Literatur| Autor=Karl Schwister | Titel=Kleine Formelsammlung Chemie | Verlag=Carl Hanser | ISBN=978-3-446-44175-0 | Datum=2014 | Online ={{Google Buch | BuchID=G-nwAwAAQBAJ | Seite=141 }} | Seiten=141 }}</ref> Eine Einteilung der Sorption in Chemisorption oder Physisorption kann jedoch nicht allein auf Grund der [[Bindungsenergie]] erfolgen. Wichtigstes Kriterium für Chemisorption ist die chemische Veränderung (kovalente, ionogene oder metallische Bindung) des Adsorbats bzw. des Adsorbens.<ref name="Volker Leven">{{Literatur| Autor=Karl Schwister, Volker Leven | Titel=Verfahrenstechnik für Ingenieure | Verlag=Carl Hanser | ISBN=978-3-446-46500-8 | Datum=2020 | Online={{Google Buch | BuchID=QFoAEAAAQBAJ | Seite=363 }} | Seiten=363 }}</ref><ref name="Knud Lämmle">{{Literatur| Autor=Knud Lämmle | Titel=Rasterkraftmikroskopie und -spektroskopie am magnetischen Molekül Co-Salen | Verlag=Cuvillier | ISBN=978-3-7369-3793-2 | Datum=2011 | Online={{Google Buch | BuchID=B9_-DwAAQBAJ | Seite=25 }} | Seiten=25 }}</ref> Dadurch kann in wenigen Kombinationen bereits bei niedrigen Bindungsenergien (z. B. 80 kJ/mol) eine Chemisorption vorliegen, während bei anderen Kombinationen noch bei 100 kJ/mol eine Physisorption vorliegt.

Der direkte Übergang eines Adsorbats von der schwachen Van-der-Waals-Bindung in der Physisorption zur Ausbildung einer chemischen Bindung wurde mit Hilfe der [[Rasterkraftmikroskop]]ie nachgewiesen.<ref>{{Literatur |Autor=Ferdinand Huber, Julian Berwanger, Svitlana Polesya, Sergiy Mankovsky, Hubert Ebert |Titel=Chemical bond formation showing a transition from physisorption to chemisorption |Sammelwerk=Science |Band=366 |Nummer=6462 |Datum=2019-09-12 |DOI=10.1126/science.aay3444 |Seiten=235–238 }}</ref>

Die starke Bindung der Adsorbatmoleküle an das Substrat (meistens ein Metall) kann dazu führen, dass intramolekulare Bindungen in den adsorbierten Molekülen aufgelöst ([[Dissoziation (Chemie)|Dissoziation]]) oder geschwächt werden. Dadurch sind diese Moleküle dann in einem sehr reaktiven Zustand. Dies wird bei der [[Heterogene Katalyse|Heterogenen Katalyse]] ausgenutzt, das Substrat wird dann [[Katalysator]] genannt.<ref name="Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk" />

Die Wechselwirkung eines Katalysators mit verschiedenen Adsorbatmolekülen kann sehr unterschiedlich sein. Sogenannte [[Katalysatorgift]]e zeigen eine sehr hohe Bindungsenergie mit dem Substrat und besetzten so die gesamte Oberfläche. Sie verhindern so die Adsorption anderer Stoffe, deren Reaktionen dann nicht mehr katalysiert werden können.<ref name="Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk" />

== Siehe auch ==
* [[Oberflächenchemie]]
* [[Desorption]]

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=Andrew Zangwill |Titel=Physics at surfaces |Verlag=Cambridge University Press |Datum=1988 |ISBN=0-521-34752-1 | Sprache=en}}

== Weblinks ==
* [http://old.iupac.org/reports/2001/colloid_2001/manual_of_s_and_t/node16.html Definition nach IUPAC]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4069945-6|LCCN=sh85022984}}

[[Kategorie:Statistische Physik]]
[[Kategorie:Katalyse]]
[[Kategorie:Oberflächenphysik]]
[[Kategorie:Oberflächenchemie]]

Chemisorption - Versionsgeschichte

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