Kalorimetrische Untersuchungen zur Adsorption von Polyäthylenglykolen und niedermolekularen Substanzen an Siliziumdioxid

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Abstract
Mit Hilfe eines isoperibolischen Präzisionskalorimeters werden die Adsorptionsenthalpien von Polyäthylenglykolen (PÄG) verschiedenen Molekulargewichts und von den niedermolekularen Modellsubstanzen Äthylglykol, Äthylalkohol und Diäthyläther aus Tetrachlorkohlenstoff an Aerosil, einem feinverteilten Siliziumdioxid‐Pulver, gemessen. Zusätzlich werden infrarotspektrometrisch die Adsorptionsisothermen bestimmt, um die Adsorptionsenthalpie der adsorbierten Menge zuzuordnen.Zur Abschätzung konkurrierender Wechselwirkungen im Adsorptionssystem werden Benetzungs‐, Verdünnungs‐ und Immersionswärmen ermittelt. Aus den Adsorptionsenthalpie‐ und Isothermenmessungen geht hervor, daß die Polyäthylenglykole über den gesamten Bedeckungsbereich in außerordentlich flacher Konformation adsorbieren. Bei niedrigen Polymerkonzentrationen ist etwa jede zweite, im Sättigungszustand im Mittel etwa jede vierte Monomereinheit der PÄG‐Kette über eine Wasserstoffbrücke an das Aerosil gebunden. Die flache Konformation wird durch die an Chromoxidoberflächen ellipsometrisch gemessenen Schichtdicken ( < 30 Å) von adsorbierten Polyäthylenglykolen bestätigt.Der lineare Zusammenhang zwischen der Extinktion der Wasserstoffbrücken und der Adsorptionsenthalpie beweist, daß die Enthalpie ein eindeutiges Maß für die Zahl der Bindungen der adsorbierten Moleküle über H‐Brücken ist. Die zum Vergleich herangezogenen niedermolekularen Substanzen Äthylglykol, Diäthyläther und auch die Alkohole adsorbieren wie PÄG in flacher Form.