Ursachen der Adsorption von aktiviertem Aluminiumoxid
Der Grund, warum es Adsorptionskapazität hat, ist, dass seine Oberfläche überschüssige Energie hat - genannt"freie Oberflächenenergie" (auch bekannt als"freies Oberflächenkraftfeld oder Oberflächengravitationsfeld"). Die Eigenschaften von Molekülen in der Oberflächenschicht eines Objekts unterscheiden sich von denen im Inneren. In Abbildung 1 ist XY die Flüssig-Gas-Grenzfläche, a ist ein Molekül in der Flüssigkeit und B ist ein Molekül auf der Oberflächenschicht. Es ist ersichtlich, dass a von den umgebenden Molekülen angezogen wird und die Kraft in alle Richtungen gleich ist und die resultierende Kraft Null ist. Einerseits wird es von den Molekülen in der Flüssigkeit angezogen; Andererseits wird es von Gasmolekülen außerhalb der Flüssigkeit angezogen. Da die Gasdichte viel kleiner ist als die Flüssigkeitsdichte, kann ihre Anziehungskraft auf B-Moleküle entfallen. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Moleküle in der Oberflächenschicht nur von den Molekülen in der Flüssigkeit angezogen werden und die resultierende Kraftrichtung senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche ist und in das Innere der Flüssigkeit zeigt, so dass die Flüssigkeit den Trend hat die Oberfläche und die potentielle Energie so weit wie möglich zu reduzieren. Der Grund, warum sich dieser Trend nicht fortsetzen kann, ist, dass auf die Flüssigkeitsoberfläche eine Kraft wirkt, die der Verringerung ihrer Oberfläche entgegenwirkt, nämlich"Oberflächenspannung". Die Existenz der Oberflächenspannung führt dazu, dass die Moleküle der Oberflächenschicht mehr Energie haben als die inneren Moleküle. Diese überschüssige Energie wird als"freie Oberflächenenergie" bezeichnet.
Tatsächlich ist der Grund für die Adsorption von aktiviertem Aluminiumoxid nicht nur die Oberflächenspannung an der Flüssig-Gas-Grenzfläche, sondern auch die"Grenzflächenspannung" mit den gleichen Eigenschaften in jedem System, das die Grenzfläche bilden kann (wie Fest-Gas-Grenzfläche und Fest-Flüssig-Grenzfläche). Die Abnahme der Oberflächenspannung ist der thermodynamische Grund für die Adsorption.