Fysicochemische processen op
(grens)oppervlakken
1. Adsorptie van moleculen op een (vast) oppervlak
1.1. Introductie
• Adsorptie (oppervlakte fenomeen) ≠ absorptie (penetratie)
• Farmaceutisch belang/
o Adsorptie van GMn aan adsorberende stoffen (actieve kool, tegengif)
o Adsorptie van GMn op verpakkingen (flessen, katheters)
o Adsorptie van gassen aan vaste stoffen
• Er zijn twee algemene soorten adsorptie:
o Fysische adsorptie (fysisorptie):
▪ Gebonden door van der Waals-krachten/H-bruggen/elektrostatische
interacties tussen adsorbens en adsorbaat
▪ Omkeerbaar, desorptie is mogelijk
o Chemische adsorptie (chemisorptie):
▪ Gebonden door de sterkere covalente bindingen tussen adsorbens en
adsorbaat
▪ Onomkeerbaar, geen desorptie mogelijk
➔ Vaak kunnen zowel fysische als chemische adsorptie betrokken zijn bij een bepaald
adsorptieproces, bv. adsorptie van gifstoffen in de maag
• Adsorptie is een evenwichtsverschijnsel tussen een adsorbaat en adsorbens, een balans
tussen [massa (mol) geadsorbeerde stof per kg adsorbens] en [de concentratie adsorbaat in
oplossing]
• Adsorbaat = geadsorbeerde stof = de stof die wordt geadsorbeerd
• Adsorbens = de stof (bv. actieve kool) die adsorbeert
→ In feite zou het moeten worden uitgedrukt per m² adsorberend oppervlak,
omdat het een oppervlakteverschijnsel is, maar er zijn enorme variaties in
oppervlakte, bv. actieve kool: 10 000 tot 100 000 m²
,1.2. Verband tussen concentratie en de geadsorbeerde hoeveelheid
• Er zijn verschillende relaties voorgesteld om de relatie tussen de concentratie van een
adsorbaat en de hoeveelheid/massa van een adsorbens weer te geven
➔ Voor de adsorptie van opgeloste stoffen zijn de meest gebruikte relaties die van Freundlich
en Langmuir
A. Adsorptie-isotherm
• Dit is een grafiek die (bij een bepaalde temperatuur) de relatie laat zien tussen de massa
adsorbaat (x) per massa of oppervlak adsorbens (m) en de concentratie (c) adsorbaat in de
omgeving rondom het adsorbens
• Je gaat een GM oplossing maken c1, c2, c3… en je brengt dit bv. in een infuuszak. Je laat dit
tot evenwicht komen en dan krijg je c’1, c’2, c’3… (evenwichtsconcentraties) → zet je uit in
grafiek
• Opmerkingen:
o c is de adsorbaatconcentratie nadat het evenwicht is ingesteld
(evenwichtsconcentratie)
o De curve neemt niet proportioneel toe: het effect is relatief groter bij lage
concentratie
o Bij hogere temperaturen zijn de moleculen mobieler en wordt er minder
geadsorbeerd (onderste curve)
o Curve gaat naar een plateau want op een bepaald moment is het oppervlak van het
adsorbens verzadigd
, B. Adsorptie-isotherm van Freundlich (n bepalen)
• Adsorptie-isotherm van Freundlich is een wiskundige beschrijving voor adsorptie-isotherm
• x = hoeveelheid (mol) van geadsorbeerde substantie (adsorbaat)
m = massa van adsorbens of m²
k = adsorptie constante
n = adsorptie-exponent
c = concentratie van het adsorbaat na bereiken van evenwicht
→ 1/n (slope) zegt iets over de mate waarin het GM goed of slecht adsorbeert: als 1/n stijgt,
dus als n kleiner wordt, wordt de slope steiler en dit betekent een sterkere adsorptie
• Opmerkingen:
o Volgens Freundlich is er theoretisch geen eindpunt (niet realistisch; zie later) log k en
1 / n kunnen uit de grafiek worden afgeleid
o de vergelijking van Freundlich wordt toegepast in de praktische oefening waarin de
adsorptie van oxaalzuur aan actieve kool wordt bepaald - adsorbens worden gebruikt
als tegengif
o Als het adsorbaat een gas is (in plaats van een opgeloste stof) geldt een analoge
relatie, maar c wordt vervangen door de evenwichtsdruk, p (zie hieronder)
o De vergelijking van Freundlich is een empirische vergelijking, er is om zo te zeggen
geen maximale adsorptie (geen verzadiging)
o Algemeen wordt aangenomen dat, voor systemen die aan deze vergelijking voldoen,
adsorptie resulteert in de vorming van meerlagige adsorbaat i.p.v. een enkele
monolaag
(grens)oppervlakken
1. Adsorptie van moleculen op een (vast) oppervlak
1.1. Introductie
• Adsorptie (oppervlakte fenomeen) ≠ absorptie (penetratie)
• Farmaceutisch belang/
o Adsorptie van GMn aan adsorberende stoffen (actieve kool, tegengif)
o Adsorptie van GMn op verpakkingen (flessen, katheters)
o Adsorptie van gassen aan vaste stoffen
• Er zijn twee algemene soorten adsorptie:
o Fysische adsorptie (fysisorptie):
▪ Gebonden door van der Waals-krachten/H-bruggen/elektrostatische
interacties tussen adsorbens en adsorbaat
▪ Omkeerbaar, desorptie is mogelijk
o Chemische adsorptie (chemisorptie):
▪ Gebonden door de sterkere covalente bindingen tussen adsorbens en
adsorbaat
▪ Onomkeerbaar, geen desorptie mogelijk
➔ Vaak kunnen zowel fysische als chemische adsorptie betrokken zijn bij een bepaald
adsorptieproces, bv. adsorptie van gifstoffen in de maag
• Adsorptie is een evenwichtsverschijnsel tussen een adsorbaat en adsorbens, een balans
tussen [massa (mol) geadsorbeerde stof per kg adsorbens] en [de concentratie adsorbaat in
oplossing]
• Adsorbaat = geadsorbeerde stof = de stof die wordt geadsorbeerd
• Adsorbens = de stof (bv. actieve kool) die adsorbeert
→ In feite zou het moeten worden uitgedrukt per m² adsorberend oppervlak,
omdat het een oppervlakteverschijnsel is, maar er zijn enorme variaties in
oppervlakte, bv. actieve kool: 10 000 tot 100 000 m²
,1.2. Verband tussen concentratie en de geadsorbeerde hoeveelheid
• Er zijn verschillende relaties voorgesteld om de relatie tussen de concentratie van een
adsorbaat en de hoeveelheid/massa van een adsorbens weer te geven
➔ Voor de adsorptie van opgeloste stoffen zijn de meest gebruikte relaties die van Freundlich
en Langmuir
A. Adsorptie-isotherm
• Dit is een grafiek die (bij een bepaalde temperatuur) de relatie laat zien tussen de massa
adsorbaat (x) per massa of oppervlak adsorbens (m) en de concentratie (c) adsorbaat in de
omgeving rondom het adsorbens
• Je gaat een GM oplossing maken c1, c2, c3… en je brengt dit bv. in een infuuszak. Je laat dit
tot evenwicht komen en dan krijg je c’1, c’2, c’3… (evenwichtsconcentraties) → zet je uit in
grafiek
• Opmerkingen:
o c is de adsorbaatconcentratie nadat het evenwicht is ingesteld
(evenwichtsconcentratie)
o De curve neemt niet proportioneel toe: het effect is relatief groter bij lage
concentratie
o Bij hogere temperaturen zijn de moleculen mobieler en wordt er minder
geadsorbeerd (onderste curve)
o Curve gaat naar een plateau want op een bepaald moment is het oppervlak van het
adsorbens verzadigd
, B. Adsorptie-isotherm van Freundlich (n bepalen)
• Adsorptie-isotherm van Freundlich is een wiskundige beschrijving voor adsorptie-isotherm
• x = hoeveelheid (mol) van geadsorbeerde substantie (adsorbaat)
m = massa van adsorbens of m²
k = adsorptie constante
n = adsorptie-exponent
c = concentratie van het adsorbaat na bereiken van evenwicht
→ 1/n (slope) zegt iets over de mate waarin het GM goed of slecht adsorbeert: als 1/n stijgt,
dus als n kleiner wordt, wordt de slope steiler en dit betekent een sterkere adsorptie
• Opmerkingen:
o Volgens Freundlich is er theoretisch geen eindpunt (niet realistisch; zie later) log k en
1 / n kunnen uit de grafiek worden afgeleid
o de vergelijking van Freundlich wordt toegepast in de praktische oefening waarin de
adsorptie van oxaalzuur aan actieve kool wordt bepaald - adsorbens worden gebruikt
als tegengif
o Als het adsorbaat een gas is (in plaats van een opgeloste stof) geldt een analoge
relatie, maar c wordt vervangen door de evenwichtsdruk, p (zie hieronder)
o De vergelijking van Freundlich is een empirische vergelijking, er is om zo te zeggen
geen maximale adsorptie (geen verzadiging)
o Algemeen wordt aangenomen dat, voor systemen die aan deze vergelijking voldoen,
adsorptie resulteert in de vorming van meerlagige adsorbaat i.p.v. een enkele
monolaag
