Adsorció

L'adsorció és un fenomen físic o químic que consisteix en la formació d'una capa de material gasós, líquid o sòlid sobre la superfície d'una substància sòlida, tot i que, de vegades, també es pot produir sobre una superfície líquida, però això és menys freqüent.^[1][2] El material adherit és l'adsorbat i es diposita sobre l'adsorbent.^[2] És un fenomen habitual, per exemple, en els processos de corrosió.

L'adsorció, igual que altres fenòmens fisicoquímics, és present a la vida quotidiana. Per exemple, en la neteja en sec de taques d'oli o greix d'un teixit: es cobreix la taca amb un adsorbent mitjançant un polvoritzador (o bé s'empolvora manualment, per exemple, amb pols de talc) i al cap d'un temps es raspalla per a eliminar-lo: amb l'adsorbent se'n va també l'oli adsorbit.

Igual que la tensió superficial, l'adsorció és una conseqüència de l'energia superficial. En un material a granel, tots els requisits d'enllaç (ja siguin iònic, covalent o metàl·lic) dels àtoms constituents del material són complerts per altres àtoms del material. Tanmateix, els àtoms de la superfície de l'adsorbent no estan completament envoltats per altres àtoms adsorbents i, per tant, poden atreure adsorbats. La naturalesa exacta de l'enllaç depèn dels detalls de l'espècie implicada, però el procés d'adsorció es classifica generalment com a fisisorció (característica de la força de van der Waalss feble) o quimisorció (característica d'enllaç covalent). També pot ocórrer a causa de l'atracció electrostàtica.^[5][6] La naturalesa de l'espècie adsorbida pot afectar l'estructura de l'adsorció. Per exemple, la fisisorció de polímers a partir de la solució pot donar lloc a estructures aixafades en una superfície.^[7]

L'adsorció està present en molts sistemes naturals, físics, biològics i químics i s'utilitza àmpliament en aplicacions industrials com ara catalitzadors heterogenis,^[8][9] carbó activat, captura i utilitza calor residual per proporcionar aigua freda per a l'aire condicionat i altres requisits del procés (refrigeradors d'adsorció), resines sintètiques, augmentant la capacitat d'emmagatzematge de carbons derivats de carbur i purificació d'aigua. L'adsorció, l'intercanvi iònic i la cromatografia són processos d'absorció en què determinats adsorbats es transfereixen selectivament de la fase fluida a la superfície de partícules rígides i insolubles suspeses en un recipient o empaquetades en una columna.

Adsorció física i adsorció química

Depenent del tipus d'interaccions que ocorren entre l'adsorbit (o solut) i l'adsorbent (o substrat) es distingeixen dos tipus d'adsorció:

• Adsorció química o quimiadsorció : La superfície adsorbent queda coberta per una sola capa de molècules, àtoms o ions mitjançant forces químiques (enllaços covalents).

• Adsorció física: Les molècules o àtoms s'uneixen a la superfície mitjançant forces de van der Waals, més dèbils que les forces químiques de l'adsorció química.

Aquests dos tipus d'adsorció difereixen principalment en l'escala de les forces que mantenen les espècies considerades en la fase absorbent. L'adsorció física té uns valors de ΔH (entalpia de formació dels enllaços adsorbent-adsorbit) d'uns 20 kJ·mol^-1, mentre que l'adsorció d'una substància química té uns valors de ΔH deu vegades més gran, al voltant de 200 kJ·mol^-1.

Referències

Bibliografia

• Rennie, Richard; Law, Jonathan. A Dictionary of Physics (en anglès). Vuitena edició. Oxford University Press, 2019. ISBN 978–0–19–882147–2.