質問: 単分子層吸着(比表面積)について 比表面積の算定においてvm(単分子層吸着量)を求める式(一点法)があります。 vm=v×(1ーx) v:rh30での平衡吸着量とする x:相対湿度 そして求められたvmを用いて比表面積を求めるのですが、ここで疑問が出てきました。 というのは、vmを求めるのにrh30(程度)の平衡吸着量を用いる(重量法とする)ということは、つまりはrh30に対応する細孔が凝縮している仮定での(1-0.3)つまりは0.7掛けの値になります。 ここで単分子層吸着とは理論的には細孔側壁での単層の吸着質のことだと理解しているのですが、rh30に対応する細孔だけを考えるならば、平衡状態(≒凝縮状態)の0.7掛けであり、これは単層とはならないのでは?と思いました。 それとも、rh30対応細孔の平衡(≒凝縮状態)の0.7掛けでの値が、その試料の全ての細孔(セメントでいえばミクロ~メソ~マクロ)での単層吸着の値にほぼ相関しますよという意味なのでしょうか? どなたかご意見よろしくお願いします。 もう一点初歩的な確認としてですが、比表面積の算定にあたり「単分子層吸着量を水の分子量で除し、吸着分子のモル数を導き、その物質量に相当する原子総数(アボガドロ定数)を乗じ当該分子数とする」 この文章で、「単分子層吸着量を水の分子量で除し、吸着分子のモル数を導き」というところと、「その物質量に相当する原子総数(アボガドロ定数)を乗じ当該分子数とする」というところの解釈を言葉を換えてご説明いただけないでしょうか? 以上2点になりますが、よろしくお願い致します。
回答: no1さんの回答に尽きているのですが、補足します。 >ここで単分子層吸着とは理論的には細孔側壁での単層の吸着質のことだ >と理解しているのですが とあるのを読んで心配になりました。細孔分布のbjhの計算とbet表面積の評価が混乱していませんか?bjhは計算をやり易くするために円筒モデルを考えて計算しているだけです。そして辻褄あわせで、細孔側壁として計算している表面積の累積がbet表面積に近ければよい、としているだけです。 bet表面積は細孔モデルとは独立の話で、そのモデルは、むしろ平らな面への多分子層吸着と考えていると思って下さい。(だから論理的に無限大の吸着層まで考えられるのです。) 一方rh30での凝縮とは、po/p=1/0.3=3.3333のところの凝縮ですから、kelvin式で得られる半径が0.9 nmのところです。これに対して水の分子断面積はおよそ0.1nm^2です。よってkelvin式の基礎となる”曲率を持った水面の存在”の前提は全くなりたたないのです。 0.7掛けの意味もきちんと理解する必要があります。もともとのbet式がx=p/poとして x/{v(1-x)}=(c-1)x/vmc+1/vmc...(1) でした。通常のものはc>>1なので、c-1≒cと看做せるので、右辺第一項はx/vmになります。通常はbetプロットがほぼ原点を通ると看做せるので、(1)の右辺第二項は無視することにします。そうすると(1)式は x/{v(1-x)}=x/vm となります。これから vm=v(1-x)...(2) となります。要するにこれはbet式の近似式です。近似式の範囲では、形式的には任意のxに対し、その吸着量を知れば、(2)式からvmが出せるのです。しかし、betプロットが成立するのがx=0.3あたりまでなので、式のなりたつ最大値であるx=0.3の吸着量をとるのが一番測定誤差が少ない故、x=0.3のvを使ってv*(1-0.3)で計算しているだけです。carbonのようにx=0.3までbetプロットの直線性がなりたたない場合は、x=0.2での吸着量vに、0.8を掛けてvmを出します。