L; adszorpció és l; környezet KultúraTudományok-kémia
Az adszorpció univerzális felületi jelenség. Valójában bármely felület atomokból áll, amelyek nem felelnek meg minden kémiai kötésüknek. Ez a felület ezért hajlamos kitölteni ezt a rést a közelben elhaladó atomok és molekulák megragadásával. A nagyon nagy tisztaságú reagenseken dolgozó vegyészek tisztában vannak azzal, hogy milyen nehézségeket okoz az összeszerelésük belső felületén adszorbeált szennyeződések eltávolítása.
Bevezetés
Az adszorbeált mennyiség hozzávetőlegesen arányos a folyékony közeggel (gáz vagy folyadék) érintkezve kialakult felülettel. Az adszorbens rendszerek egy bizonyos osztálya az úgynevezett mikroporózus adszorbensekhez kapcsolódik. Ezeknek belső porozitásuk van, bizonyos módon felhajtva, amely elérheti a 300 m 2 .g -1-3000 m 2 .g -1 értéket. Ezek az adszorbensek meglehetősen jól leírhatók szilárd fázis és nanoméretű vákuum keverékeként; egy nanométer nagyságú üregekből állnak, amelyek szilárd fázisban oszlanak el úgy, hogy a két üreget elválasztó anyag vastagsága az utóbbi méretének a nagyságrendjébe esik. Az üregek nanometrikus mérete előny, mivel az adszorpciós erőket fokozza a bezártság jelensége, amely lehetővé teszi, hogy az egymással szemben lévő felületek együttesen vonzódást fejtsenek ki a jelenlévő fajok felett. Másrészt meg kell felelni az adszorbeálandó molekula és az elérhető térfogat közötti méret kompatibilitás feltételének.
Egyes adszorbensek pórusfelületével rendelkezik, amelyet hidroxilcsoportok funkcionálisan funkcionálnak, lehetővé téve hidrogénkötések kialakulását, míg más adszorbensek ionos szerkezettel rendelkeznek, amely intenzív elektromos tér jelenlétéhez vezet a pórusokban.
Phisorpció és kemiszorpció
Megkülönböztetünk fizikaszorpciót, amely megőrzi az adszorbeált molekulák azonosságát, és a kemiszorpciót, amely kémiai kötések megszakadásához vezet. A kemiszoptációs folyamat során játékba behozott energia nagyobb, mint a fizizorpciós folyamat során, vagyis 200 kJ.mol -1 nagyságrendű adszorpciós entalpia 30 kJ.mol -1 ellen. Ezért a kezelt folyadékok rendkívül alapos tisztításához vezethet (1 ppb)
A fizikai felszívódás erői háromféle:
A diszperziós erők (Van der Waals, London) még mindig jelen vannak.
Az elektromos tér jelenlétéből fakadó poláris erők a mikropórusokban.
Hidrogénkötések a hidroxil- vagy amincsoportok miatt.
Az adszorbens és az adszorbeált molekula közötti kölcsönhatás a két entitás (poláris-poláris, nem-poláris-nem-poláros) tulajdonságai, a moláris tömeg és a molekula alakja közötti megfelelőségtől függ.
A kemoszorpciós erők megegyeznek a katalitikus folyamatokban részt vevő felületek reaktivitásával, azzal a különbséggel, hogy az adszorpcióval képződött vegyületek az adott hőmérsékleten stabilak.
A "fizikai" adszorbensek fő típusai
A "fizikai" adszorbenseknek öt fő típusa van: aktív szén, zeolitok, alumínium-oxid, szilikagélek, aktivált agyagok.
Körülbelül 150 000, -1 év zeolit adszorpcióhoz, 400 000, -1 év aktív szén, 75 000, -1 aktív év aktív alumínium-oxid, 400 000, -1 év -1 agyag és 25 000, -1 év -1 szilikagél.
Aktív szén
Az aktív széneket szenet, faszenet vagy növényi anyagot tartalmazó anyag pirolízisével állítják elő, hogy szén keletkezzen, amelyet ezután ellenőrzött körülmények között vízgőzzel oxidálva mikroporózus szerkezet jön létre. Az elődtől és a feldolgozási körülményektől függően több száz aktív szén van. Találhatunk úgynevezett "kémiai" aktív széneket is, mert kémiai dehidratáló szerek, foszforsav vagy cink-klorid jelenlétében forrón aktiválódnak. Az aktivált szénatomok organofil amorf adszorbensek. Szerkezetük tehát nem szabályos, ellentétben a kristályokkal. Ez az amorf szerkezet a pórusméret folyamatos eloszlását eredményezi, amelynek terjedése (a legkisebb és legnagyobb érték közötti különbség) több nagyságrendet is elérhet.