Διαφορετικές περιπτώσεις προσρόφησης

Η προσρόφηση είναι μια σημαντική διαδικασία για μια ποικιλία εφαρμογών, όπως η απομάκρυνση ρύπων από το νερό, η παραγωγή χημικών ουσιών και ο καθαρισμός βιομηχανικών διαλυτών. Σε αυτό το άρθρο, θα διερευνήσουμε διαφορετικές περιπτώσεις προσρόφησης.

Η προσρόφηση είναι μια απόφραξη ενός μορίου ή ιόντος στη στερεή φάση. Μπορεί να οριστεί ως η προσκόλληση ενός είδους σε ένα άλλο μέσω μιας δομής, έτσι ώστε να μην μπορεί να μετακινηθεί ελεύθερα από το πρώτο στο δεύτερο, χωρίς να περάσει από αυτήν τη δομή.

Η προσρόφηση αναφέρεται ιδιαίτερα στη φυσική αλληλεπίδραση μεταξύ δύο ουσιών. Απαιτούνται συγκεκριμένες αλληλεπιδράσεις για την προσρόφηση.

Παράγοντες που επηρεάζουν το προσροφητικό

Το προσροφητικό είναι συνήθως μια στερεή ουσία που είναι ικανή να απορροφά άλλες ουσίες. Η προσρόφηση μπορεί να επηρεαστεί από διάφορους παράγοντες όπως η κρυστάλλωση, η πίεση πίεσης (τιμή γ), η οξύτητα, η επιφάνεια και η θερμοκρασία.

Κρυστάλλωση

Η κρυστάλλωση είναι μια διαδικασία που οργανώνει μόρια ή άτομα σε μια δομή που ονομάζεται κρύσταλλος, η οποία είναι στερεής φύσης. Υπάρχουν πολλοί τρόποι μέσω των οποίων σχηματίζονται οι κρύσταλλοι, συμπεριλαμβανομένης της κατάψυξης, της εναπόθεσης από ένα αέριο και της καθίζησης από ένα διάλυμα μεταξύ άλλων. Το προσροφητικό χρειάζεται μια σωστή δομή κρυσταλλικού πλέγματος, η οποία μπορεί να κατασκευαστεί ανεβάζοντας τη θερμοκρασία και το επίπεδο πίεσης, μέσω διαδοχικής κρυστάλλωσης.

Πίεση

Τα προσροφητικά συνήθως χαρακτηρίζονται από την ισχύ τους να αντέχουν στις περιβαλλοντικές αλλαγές από άποψη φυσικής αντοχής και χημικής αντοχής, καθώς και να αντιδρούν με άλλα μόρια. Η πίεση σχετίζεται με τη φυσική κατάσταση ισορροπίας μιας στερεής ουσίας. Οι προσροφητές κατηγοριοποιούνται ως:

• Μαλακή προσρόφηση
  Κατά την έκθεση σε πίεση που υπερβαίνει το μέγεθός της, η διαλυμένη ουσία υπάρχει στην αέρια φάση πριν καθιζήσει στην επιφάνεια σε εύθετο χρόνο.
  
  
• Σκληρή προσρόφηση
  Η σκλήρυνση αναφέρεται σε ένα υλικό που δεν μαλακώνει, ακόμη και σε υψηλότερη θερμοκρασία.

Τύποι προσρόφησης

Φυσική προσρόφηση

Η φυσική προσρόφηση ή φυσικορρόφηση συμβαίνει λόγω φυσικών δυνάμεων. Είναι μια αδύναμη αλλά πολυεπίπεδη διαδικασία. Δεν συμβαίνει ποτέ σε ένα συγκεκριμένο σημείο και η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε όλο το προσροφητικό. Η φυσική προσρόφηση μπορεί να επηρεαστεί από τις πιέσεις, την επιφάνεια, τη θερμοκρασία, το προσροφητικό της φύσης και άλλα. Απαιτεί πολύ χαμηλή ενέργεια ενεργοποίησης περίπου 20-40 kg/mol.

Χημική προσρόφηση

Η έκθεση στη θερμότητα ή/και η έκθεση σε άλλη ουσία προκαλεί χημικές αντιδράσεις που οδηγούν το μόριο να προσροφηθεί σε μια διεπαφή. Η συγκεκριμένη αντίδραση εξαρτάται από όλους τους άλλους παράγοντες, όπως οι τιμές pH, οι οποίες είναι υψηλής συγκέντρωσης σε όξινο διάλυμα από ό,τι σε ένα βασικό, και επίπεδα θερμοκρασίας χαμηλότερα από 103°C (54°F), και τα δύο αργά εξαρτώνται από αυτόν τον τύπο των αντιδράσεων.

Απορρόφηση έναντι Απορρόφησης

Η προσρόφηση είναι ένα επιφανειακό φαινόμενο στο οποίο σωματίδια ή μόρια συνδέονται με το ανώτερο στρώμα του υλικού. Η απορρόφηση, από την άλλη πλευρά, πηγαίνει βαθύτερα, περιλαμβάνοντας ολόκληρο τον όγκο του απορροφητικού. Η απορρόφηση είναι το γέμισμα των πόρων ή των τρυπών σε μια ουσία.

Ιδιότητες προσρόφησης και χαρακτηριστικά προσροφητικών ουσιών

Τυπικά, οι προσροφητές έχουν μικρές διαμέτρους πόρων, έτσι ώστε να υπάρχει μια υψηλή επιφάνεια για τη διευκόλυνση της προσρόφησης. Το μέγεθος των πόρων κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 0,25 και 5 mm. Τα βιομηχανικά προσροφητικά έχουν υψηλή θερμική σταθερότητα και αντοχή στην τριβή. Ανάλογα με την εφαρμογή, η επιφάνεια μπορεί να είναι υδρόφοβη ή υδρόφιλη. Υπάρχουν τόσο πολικοί όσο και μη πολικοί προσροφητές. Τα προσροφητικά έρχονται σε πολλά σχήματα, συμπεριλαμβανομένων των ράβδων, των σφαιριδίων και των μορφοποιημένων σχημάτων. Υπάρχουν τρεις μεγάλες κατηγορίες βιομηχανικών προσροφητών:

• Ενώσεις με βάση τον άνθρακα (για παράδειγμα – γραφίτης και ενεργός άνθρακας)
• Ενώσεις με βάση το οξυγόνο (για παράδειγμα – ζεολίτες και πυρίτιο)
• Ενώσεις που βασίζονται σε πολυμερή

Πώς λειτουργεί η διαφήμιση

Η προσρόφηση εξαρτάται από την επιφανειακή ενέργεια. Τα επιφανειακά άτομα του προσροφητικού είναι εν μέρει εκτεθειμένα, ώστε να μπορούν να προσελκύουν τα μόρια προσρόφησης. Η προσρόφηση μπορεί να προκύψει από ηλεκτροστατική έλξη, χημειοποίηση ή φυσική απορρόφηση.

Παραδείγματα Adsοrption 

Παραδείγματα προσροφητών περιλαμβάνουν:

• Πυριτικό τζελ
• Αλουμίνα
• Ενεργός άνθρακας ή άνθρακας
• Zеοlitеs
• Ψύκτες προσρόφησης που χρησιμοποιούνται με ψυκτικά
• Βιοϋλικά που προσροφούν πρωτεΐνες

Η προσρόφηση είναι το πρώτο στάδιο του κύκλου ζωής ενός ιού. Μερικοί επιστήμονες θεωρούν το βιντεοπαιχνίδι Tetris ένα μοντέλο για τη διαδικασία προσρόφησης μορφοποιημένων μορίων σε επίπεδες επιφάνειες.

Χρήσεις Adsοrptiοn 

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές της διαδικασίας απορρόφησης:

• Το Adsorptiοn χρησιμοποιείται για την ψύξη του νερού για τις μονάδες κλιματισμού
• Ο ενεργοποιημένος άνθρακας χρησιμοποιείται για τη διήθηση ενυδρείου και τη διήθηση του νερού του σπιτιού
• Το silica gel χρησιμοποιείται για την πρόληψη της υγρασίας από την καταστροφή των ηλεκτρονικών και των ρούχων
• Τα πρόσθετα χρησιμοποιούνται για την αύξηση της χωρητικότητας των ανθράκων που προέρχονται από καρβίδιο
• Τα πρόσθετα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αντικολλητικών επικαλύψεων σε επιφάνειες
• Η προσρόφηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παράταση του χρόνου έκθεσης συγκεκριμένων φαρμάκων
• Οι ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα από το φυσικό αέριο, για την αφαίρεση του μονοξειδίου του άνθρακα από το αέριο αναμόρφωσης, για την καταλυτική πυρόλυση και άλλες διεργασίες
• Η διαδικασία χρησιμοποιείται σε εργαστήρια χημείας για ανταλλαγή ιόντων και χρωματογραφία

Συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο, συζητήσαμε τις διαφορετικές περιπτώσεις προσρόφησης και πώς χρησιμοποιούνται στη χημεία. Η προσρόφηση συμβαίνει όταν συσσωρεύονται ουσίες στο μοριακό είδος σε υψηλή συγκέντρωση. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω χημικής ή φυσικής προσρόφησης και έχει πολλές εφαρμογές στη βιομηχανική και περιβαλλοντική χημεία.