吸着等温線について

質問

IUPACで定められている六つの典型的な吸着等温線について、それぞれを見比べてみると、
無孔性化合物に対して得られる吸着等温線では、P/P0が大きい領域で極限に向けて吸着量が増大しており、
一方で、マイクロ孔やメソ孔を持つものだと、増大は少なく、プラトーに近いような等温線を示しています。
この差は何に起因するのでしょうか。
多分子層吸着によって、だらだらと吸着量が増大しつづけるのであれば、無孔性の化合物でも
細孔を持つ化合物でも、同様に吸着量が増大し続けるように思えるので、不思議に感じます。
マイクロ孔、やメソ孔が吸着質で満たされたのちは、無効性の化合物と同様に
孔のない表面に吸着質が多分子層吸着していくように思えるのですが、
吸着等温線の高圧部での挙動が異なるということは、同様の多分子層吸着が起きないという
ことでしょうか。
ご存知の方、お力添えいただけますと助かります。どうぞ宜しくお願いします。

回答No.2

jamf0421 · ベストアンサー

No.1です。
> 吸着質を変化させることによって、相対圧が大きい部分が増大傾向にあるものと
> プラトーに近いもの、の二種類の吸着等温線が得られたためです。
> これを多分子層吸着が起きているもの、とそうでないもの、と考えるべきなのかどうか
> わからないというのが正直なところです。

物理吸着での多分子層吸着は細孔の有無には関係ありません。すなわち細孔があるから多分子層吸着できない、ということはありません。だから毛細管凝縮が終わったあと更に気相圧をあげれば吸着は少しは進みます。ただし、細孔のあるものは低圧で凝縮が起こらないところでも細孔の所為で表面積が大きいので、細孔のないものより沢山吸着します。そしてそのあと更に毛細管凝縮で非常に沢山の吸着（凝縮）がおきます。それが終わったあとでの気相圧をあげての物理吸着は、細孔が埋まったあとの外表面積に起こるだけです。そして単純BET式のように無限層につくこともないので、増分はわずかです。
それに比べて細孔のないものはもともと外表面積にあたる部分に多分子層吸着するので相対的に高圧側で伸びているように見えるだけです。

多分子層吸着が起きる起きないは細孔の有無とは別ですが、たとえばテフロンへの水の吸着などでは水は多分子層にはなりません。しかしこれは細孔があろうがなかろうがおきないものは起きない、という話です。

お礼

ありがとうございます。
やはり、相対的な吸着量によって、吸着量が伸びているようにみえるかどうか、
が変わるということなんですね。
大変助かりました。ご回答ありがとうございました！

回答No.1

jamf0421

多分、あまり意味のないところを気にされていると思います。
細孔のある系では細孔の毛細管凝縮による立ち上がりが終了した時点で、それより先は吸着がすすまず、プラトーになります。細孔がなければ、そもそも同じ重量なら細孔にあるものにくらべて吸着量がすくなく、Pをあげればいつまでも吸着が上がるかといえば、P≦Poでガスを供給する限り、圧をあげてもどこかで吸着量の増分が無視できるようになってしまいます。（P>Poのガスをいれれば液相ができるでしょうが。）
細孔があるものについて、毛細管凝縮が終わったあとでも細孔のないものと同様に吸着はあるのでしょうが、それはごく少しです。細孔がないほうはその少しが大きく書いてあるだけです。

補足

ご回答ありがとうございます。
質問した傾向の差は相対的な吸着量によるもので、I型の吸着等温線に見られている相対圧が大きい領域での
吸着量の増加は、実は微量の吸着だというように理解しました。
実は、なぜこのようなことを疑問に思ったかというと、
吸着質を変化させることによって、相対圧が大きい部分が増大傾向にあるものと
プラトーに近いもの、の二種類の吸着等温線が得られたためです。
これを多分子層吸着が起きているもの、とそうでないもの、と考えるべきなのかどうか
わからないというのが正直なところです。
この点についてご意見いただけると助かります。