جذب سطحی چیست؟

جذب سطحی چیست؟ - 5.0 out of 5 based on 5 votes
جذب سطحی

جذب سطحی (Adsorption) فرایند چسبیدن اتم‌ها، یون‌ها، بیو مولکول‌ها، یا مولکول‌های گاز، مایع و یا جامد حل شده به سطح است. در این فرایند لایه نازکی از ماده جذب‌شده (Adsorbed) بر روی سطح جاذب (Adsorbent) ایجاد می شود. جذب سطحی در بسیاری ازسیستم‌های فیزیکی و بیولوژیکی و شیمیایی موجود است. با توجه به این امر که مواد نانو دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند در سال های اخیر با گسترش مطالعات در حوزه نانو، پدیده جذب بیشتر از قبل مورد تحقیق و بررسی و استقبال قرار گرفته است.

جذب سطحی فیزیکی

در جذب فیزیکی(Physical Adsorption) ، به دلیل نیروهای واندروالس، هیچ نوع انتقال الکترون وجود ندارد. قدرت جذب به خواص فیزیکی قابل مشاهده در جذب شونده (Adsorptive) بستگی دارد، در نتیجه خواص فیزیکی ماده جاذب تأثیری در فرآیند جذب ندارد. در جذب سطحی فیزیکی، مولکول ها به وسیله نیروهای واندروالسی به سطح ماده جاذب گیر می کنند. مقدار انرژی جذب معمولا کمتر از 50 کیلوژول بر مول می باشد. این نوع جذب، سریع اتفاق می افتد. چون انرژی فعال سازی نزدیک به صفر و گرمای حاصل از آن بسیار کم است عمدتا این فرآیند در دماهای پایین قابل مشاهده است. با افزایش فشار می توان جذب را زیاد کرد تا حدی که جذب در چندین لایه صورت گیرد. در جذب فیزیکی همه مواد می توانند به عنوان جاذب یا جذب شونده باشند. در نتیجه همه این خصلت ها، جذب فیزیکی کاربرد زیادی در صنعت دارد.

جذب سطحی شیمیایی

در جذب شیمیایی (Chemical Adsorption)، مولکول های جذب شده با پیوند های شیمیایی برسطح ماده نگه داشته می شوند. در فرایند تشکیل پیوند با ماده جاذب مولکول هایی که به طور شیمیایی جذب شده اند، دچار تغییر آرایش الکترونی درونی می شوند. پیوند های درون بعضی از مولکول ها کشیده، ضعیف و حتی پیوند بعضی از آن ها شکسته می شود. پس می توان گفت در این جذب انتقال الکترون بین ذره و سطح انجام می شود. در این جذب انرژی فعالسازی زیاد، سرعت جذب کم و به دلیل تشکیل پیوند شیمیایی گرمای جذب بالاست. همچنین ماهیت جذب به خواص جاذب و جذب شونده بستگی دارد. افزایش فشار نیز تا حد کمی میزان جذب را تغییر می دهد.

جذب سطحی فیزیکی و شیمیایی

تفاوت جذب سطحی فیزیکی و شیمیایی

همان گونه که گفته شد، انواع جذب سطحی را می توان به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم کرد. چند اختلاف بین جذب سطحی فیزیکی و شیمیایی وجود دارد که عبارتند از:

  • در جذب سطحی فیزیکی، نیروهای ضعیف واندروالس باعث جذب می شوند ولی در جذب سطحی شیمیایی، پیوند های شیمیایی موجب انجام عمل جذب می شوند.
  • آنتالپی (Enthalpy) در حالت فیزیکی کمتر از آنتالپی فرایند شیمیایی است.
  • جذب سطحی فیزیکی دردمای پایین تر از نقطه جوش جذب شونده اتفاق می افتد ولی در جذب سطحی شیمیایی جذب در دماهای بالاتر نیز می تواند اتفاق افتد.
  • در جذب سطحی فیزیکی با افزایش فشاربه جسم جذب شونده، مقدار جذب در واحد سطح افزایش می یابد. ولی در جذب سطحی شیمیایی با افزایش فشار به جسم جذب شونده، مقدار جذب در واحد سطح کاهش می یابد.
  • در جذب سطحی فیزیکی، میزان جذب وابسته به خصوصیات ماده جاذب است. در صورتی که در جذب سطحی شیمیایی میزان جذب وابسته به خصوصیات هر دو جسم ( جاذب و جذب شونده ) است.
  • انرژی فعالسازی (The Activation Energy ) در حالت فیزیکی چندان دخیل نیست؛ درحالی که در جذب سطحی شیمیایی انرژی فعالسازی دخیل می باشد .
  • جذب سطحی فیزیکی به صورت چند لایه صورت می گیرد. ولی در حالت شیمیایی حداکثر به یک لایه منتهی می شود.

توصیف جذب سطحی

از جمله نقاط تمایز مطالعات سطح از حجم می توان چنین گفت که سطح خیلی سریع با ماده جذب شونده پوشیده می شود. این جمله را با رابطه زیر توجیه می کنیم:

فرمول جذب سطحی

که در آن P فشار، T دما ، M جرم و N تعداد ذره می باشد.. همچنین k ثابت بولنزمن و Z تعداد برخوردها در واحد سطح در واحد زمان است.

عوامل موثر بر قدرت جذب

قدرت جذب یک ماده تابع عوامل زیر است

  • نوع ماده جذب شده و جاذب
  • حالت ماده جذب شده و جاذب
  • غلظت
  • دما
  • سطح تماس

با کلیک بر روی لینک زیر، مقاله بالا را به صورت PDF دریافت نمایید

جذب سطحی pdf

امتیاز کاربران

Star ActiveStar ActiveStar ActiveStar ActiveStar Active