Co oznacza adsorpcja w chemii?

Adsorpcja jest zdefiniowana jako przyczepność związków chemicznych na powierzchni cząstek. Niemiecki fizyk Heinrich Kayser ukuł termin „adsorpcja” w 1881 r. Adsorpcja jest procesem innym niż wchłanianie, w którym substancja rozprasza w ciekły lub solidny utworzyć rozwiązanie.

Podczas adsorpcji cząsteczki gazu lub cieczy wiążą się z powierzchnią ciała stałego lub cieczy zwaną adsorbentem. Cząstki tworzą atomowy lub molekularny film adsorbujący.

Izotermy stosuje się do opisania adsorpcji, ponieważ temperatura ma znaczący wpływ na proces. Ilość adsorbatu związanego z adsorbentem wyraża się jako funkcję ciśnienia stężenia w stałej temperaturze.

Opracowano kilka modeli izoterm do opisu adsorpcji, w tym:

• Teoria liniowa
• Teoria Freundlicha
• Teoria Langmuira
• Teoria BET (po Brunauer, Emmett i Teller)
• Teoria Kisliuka

Warunki związane z adsorpcją obejmują:

• Sorpcja: Obejmuje to zarówno procesy adsorpcji, jak i absorpcji.
• Desorpcja: Odwrotny proces sorpcji. Odwrotność adsorpcji lub absorpcji.

Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) definicja adsorpcji to:

Adsorpcja jest zjawiskiem powierzchniowym, w którym cząsteczki lub cząsteczki wiążą się z górną warstwą materiału. Z drugiej strony absorpcja idzie głębiej, obejmując całą objętość absorbenta. Absorpcja to wypełnienie porów lub dziur w substancji.

Zazwyczaj adsorbenty mają małe średnice porów, dzięki czemu występuje duże pole powierzchni ułatwiające adsorpcję. Rozmiar porów zwykle wynosi od 0,25 do 5 mm. Adsorbenty przemysłowe mają wysoką stabilność termiczną i odporność na ścieranie. W zależności od zastosowania powierzchnia może być hydrofobowy lub hydrofilowy. Obie polarny i niepolarny istnieją adsorbenty. Adsorbenty występują w wielu kształtach, w tym prętach, granulkach i kształtach formowanych. Istnieją trzy główne klasy adsorbentów przemysłowych:

• Związki na bazie węgla (np. Grafit, węgiel aktywowany)
• Związki na bazie tlenu (np. Zeolity, krzemionka)
• Związki na bazie polimerów

Adsorpcja zależy od energii powierzchniowej. Atomy powierzchniowe adsorbentu są częściowo odsłonięte, aby mogły przyciągać cząsteczki adsorbatu. Adsorpcja może wynikać z przyciągania elektrostatycznego, chemisorpcji lub phyzorpcji.

Przykłady adsorbentów obejmują:

• Żel krzemionkowy
• Glinka
• Węgiel aktywowany lub węgiel drzewny
• Zeolity
• Agregaty adsorpcyjne stosowane z czynnikami chłodniczymi
• Biomateriały, które adsorbują białka

Adsorpcja jest pierwszym etapem cyklu życia wirusa. Niektórzy naukowcy uważają grę wideo Tetris za model procesu adsorpcji kształtowanych cząsteczek na płaskich powierzchniach.

Proces adsorpcji ma wiele zastosowań, w tym:

• Adsorpcja służy do chłodzenia wody w urządzeniach klimatyzacyjnych.
• Węgiel aktywny służy do filtracji w akwarium i domowej filtracji wody.
• Żel krzemionkowy stosuje się, aby zapobiec uszkodzeniu elektroniki i odzieży przez wilgoć.
• Adsorbenty stosuje się w celu zwiększenia pojemności węglików pochodzących z węglików.
• Adsorbenty są stosowane do wytwarzania nieprzywierających powłok na powierzchniach.
• W celu przedłużenia czasu ekspozycji określonych leków można zastosować adsorpcję.
• Zeolity są używane do usuwania dwutlenku węgla z gazu ziemnego, usuwania tlenku węgla z gazu reformingowego, do krakingu katalitycznego i innych procesów.
• Proces ten jest stosowany w laboratoriach chemicznych do wymiany jonowej i chromatografii.

• _{Glosariusz terminów chemii atmosfery (zalecenia 1990) ”. Pure and Applied Chemistry 62: 2167. 1990.}
• _{Ferrari, L.; Kaufmann, J.; Winnefeld, F.; Plank J. (2010). „Interakcje układów modelowych cementu z superplastyfikatorami badane za pomocą mikroskopii sił atomowych, potencjału zeta i pomiarów adsorpcji”. J Colloid Interface Sci. 347 (1): 15–24.}