Τι σημαίνει η προσρόφηση στη χημεία;

Η προσρόφηση ορίζεται ως η πρόσφυση ενός χημικού είδους στην επιφάνεια των σωματιδίων. Ο Γερμανός φυσικός Heinrich Kayser εφάρμοσε τον όρο "προσρόφηση" το 1881. Η προσρόφηση είναι μια διαφορετική διαδικασία από την απορρόφηση, στην οποία μια ουσία διαχέεται μέσα σε υγρό ή στερεός για να σχηματίσει ένα λύση.

Κατά την προσρόφηση, τα σωματίδια αερίου ή υγρού δεσμεύονται στην στερεή ή υγρή επιφάνεια που ονομάζεται προσροφητικό. Τα σωματίδια σχηματίζουν μια ατομική ή μοριακή απορροφητική μεμβράνη.

Ισόθερμες χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν την προσρόφηση επειδή η θερμοκρασία έχει σημαντική επίδραση στη διαδικασία. Η ποσότητα προσροφητικού δεσμευμένου στο προσροφητή εκφράζεται ως συνάρτηση της πίεσης της συγκέντρωσης σε μία σταθερή θερμοκρασία.

Διάφορα μοντέλα ισοθερμικών έχουν αναπτυχθεί για να περιγράψουν την προσρόφηση που περιλαμβάνει:

• Η γραμμική θεωρία
• Θεωρία Freundlich
• Langmuir θεωρία
• Θεωρία BET (μετά από Brunauer, Emmett και Teller)
• Kisliuk θεωρία

Οι όροι που σχετίζονται με την προσρόφηση περιλαμβάνουν:

• Sorption: Αυτό περιλαμβάνει τόσο τις διαδικασίες προσρόφησης όσο και απορρόφησης.
• Εκρόφηση: Η αντίστροφη διαδικασία της ροφήματος. Η αντίστροφη προσρόφηση ή απορρόφηση.

Η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) ο ορισμός της απορρόφησης είναι:

Η προσρόφηση είναι ένα φαινόμενο επιφάνειας στο οποίο δεσμεύονται σωματίδια ή μόρια στο ανώτερο στρώμα του υλικού. Η απορρόφηση, από την άλλη πλευρά, πηγαίνει βαθύτερα, εμπλέκοντας ολόκληρο τον όγκο του απορροφητικού. Η απορρόφηση είναι η πλήρωση πόρων ή οπών σε μια ουσία.

Τυπικά, τα προσροφητικά έχουν μικρές διαμέτρους πόρων έτσι ώστε να υπάρχει μια μεγάλη επιφάνεια για να διευκολύνεται η προσρόφηση. Το μέγεθος πόρων συνήθως κυμαίνεται 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 υδροφόβος ή υδρόφιλο. Και τα δυο πολικές και μη πολικές προσροφητικά. Τα προσροφητικά έρχονται σε πολλά σχήματα, όπως ράβδους, σφαιρίδια και μορφοποιημένα σχήματα. Υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες βιομηχανικών προσροφητικών:

• Οι ενώσεις με βάση τον άνθρακα (π.χ. γραφίτη, ενεργός άνθρακας)
• Οι ενώσεις με βάση το οξυγόνο (π.χ. ζεόλιθοι, σίλικα)
• Οι ενώσεις με βάση το πολυμερές

Η προσρόφηση εξαρτάται από την επιφανειακή ενέργεια. Τα άτομα επιφάνειας του προσροφητή εκτίθενται μερικώς έτσι ώστε να μπορούν να προσελκύσουν τα προσροφημένα μόρια. Η προσρόφηση μπορεί να προκύψει από την ηλεκτροστατική έλξη, τη χημική απορρόφηση ή τη διάλυση.

Παραδείγματα προσροφητικών περιλαμβάνουν:

• Σιλικαζέλ
• Αλουμίνα
• Ενεργός άνθρακας ή ξυλάνθρακας
• Ζεόλιθοι
• Ψύκτες προσρόφησης που χρησιμοποιούνται με ψυκτικά μέσα
• Βιοϋλικά που προσροφούν πρωτεΐνες

Η προσρόφηση είναι το πρώτο στάδιο ενός κύκλου ζωής του ιού. Μερικοί επιστήμονες θεωρούν το τηλεοπτικό παιχνίδι Tetris πρότυπο για τη διαδικασία προσρόφησης σχηματισμένων μορίων σε επίπεδες επιφάνειες.

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές της διαδικασίας προσρόφησης, όπως:

• Η προσρόφηση χρησιμοποιείται για την ψύξη του νερού για μονάδες κλιματισμού.
• Ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται για διήθηση ενυδρείων και φιλτράρισμα οικιακού νερού.
• Το silica gel χρησιμοποιείται για να εμποδίζει την υγρασία να βλάψει τα ηλεκτρονικά και τα ρούχα.
• Τα προσροφητικά χρησιμοποιούνται για την αύξηση της χωρητικότητας των καρβιδίων που προέρχονται από καρβίδιο.
• Τα προσροφητικά χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μη κολλητικών επιχρισμάτων σε επιφάνειες.
• Η προσρόφηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παράταση του χρόνου έκθεσης συγκεκριμένων φαρμάκων.
• Οι ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από το φυσικό αέριο, την απομάκρυνση του μονοξειδίου του άνθρακα από το αέριο αναμόρφωσης, την καταλυτική πυρόλυση και άλλες διεργασίες.
• Η διαδικασία χρησιμοποιείται σε εργαστήρια χημείας για ανταλλαγή ιόντων και χρωματογραφία.

• _{Γλωσσάριο όρων ατμοσφαιρικής χημείας (Συστάσεις 1990) ". Pure and Applied Chemistry 62: 2167. 1990.}
• _{Ferrari, L.; Kaufmann, J.; Winnefeld, F.; Plank, J. (2010). «Αλληλεπίδραση συστημάτων μοντέλου τσιμέντου με υπερπλαστικοποιητές που διερευνώνται με μικροσκοπία ατομικής δύναμης, δυναμικό zeta και μετρήσεις προσρόφησης». J Colloid Interface Sci. 347 (1): 15–24.}