Absorbcija: apibrėžimas, mechanizmas ir skirtumai nuo adsorbcijos

Sužinokite absorbcijos apibrėžimą, mechanizmą ir skirtumus nuo adsorbcijos — sorbcijos procesų paaiškinimas su pavyzdžiais.

Absorbcija - tai būklė, kai kažkas įsiurbia kitą medžiagą. Tai fizikinis ar cheminis reiškinys arba procesas, kai atomai, molekulės ar jonai patenka į dujų, skysčio ar kietosios medžiagos vidinę dalį (vadinamą "mase").

Šis procesas skiriasi nuo adsorbcijos. Absorbcijos metu molekulės patenka giliai į medžiagos tūrį, o adsorbcijos atveju molekulės sustoja medžiagos paviršiuje. Bendresnis terminas yra sorbcija, kuris apima absorbciją, adsorbciją ir jonų mainus.

Kitos žodžio "absorbcija" reikšmės yra:

Kitos reikšmės ir pavyzdžiai

• Šviesos absorbcija – elektromagnetinės spinduliuotės įsisavinimas medžiagoje. Pavyzdžiui, pigmentai ir dažai sugeria tam tikrą matomos šviesos bangų ilgį, todėl matome spalvas. Šiam reiškiniui apibūdinti dažnai vartojamas Beer–Lambert dėsnis: A = ε·c·l, kur A – optinis tankis (absorbance), ε – molinis slopinimo koeficientas, c – koncentracija, l – šviesos kelias per medžiagą.
• Garsinė absorbcija – garso bangų energijos įsisavinimas medžiagoje, svarbu garso izoliacijai ir akustikai. Pavyzdžiui, porėtos medžiagos sugeria dalį garso energijos ir nevaržo atspindžio.
• Farmakologinė absorbcija – vaisto patekimas iš vartojimo vietos į kraują arba audinius (pvz., vaisto įsisavinimas iš virškinamojo trakto į kraują).
• Cheminė/reaktyvioji absorbcija – kai įsisavintos molekulės reaguoja su absorbuojančia medžiaga (pvz., anglies dioksido absorbcija aminizuotame tirpale).
• Fizinė absorbcija – kai medžiaga patenka į tūrį nekeičiant savo cheminės struktūros (pvz., dujų tirpumas vandenyje).

Mechanizmas

Absorbcija dažniausiai vyksta per difuziją: molekulės pereina iš srities su didesne koncentracija į sritį su mažesne koncentracija, kol susiformuoja pusiausvyra. Skiriami du pagrindiniai tipai:

• Fizinė absorbcija (fizinis tirpumas) – valdoma dispersinėmis ar Van der Waals jėgomis, grįžtama ir priklauso nuo temperatūros bei slėgio.
• Cheminė absorbcija (reaktyvioji absorbcija) – absorbuota medžiaga chemiškai reaguoja su mase; dažnai selektyvesnė ir mažiau grįžtama.

Praktiniuose procesuose, pvz., dujų absorbcijoje į skystį, dažnai taikomas dviejų plėvelių (two-film) modelis: vienoje pusėje yra difuzinė plėvelė dujose, kitoje – difuzinė plėvelė skystyje. Visas masės pernašos pasipriešinimas gali būti sujungtas į bendrą masės perdavimo koeficientą.

Absorbcija vs adsorbcija — pagrindiniai skirtumai

• Vieta: absorbcija – įsiskverbimas į visą medžiagos tūrį; adsorbcija – prisijungimas prie paviršiaus.
• Kiekis: absorbcija gali vykti didesniu kiekiu (visame tūryje), tuo tarpu adsorbcija ribota paviršiaus ploto.
• Mechanizmas: adsorbcija dažnai apima fizines arba chemines sąveikas prie paviršiaus (pvz., chemisorbcija), o absorbcija – difuziją ir (arba) chemines reakcijas viduje.
• Grįžtamumas: fizinė absorbcija paprastai grįžtama; cheminė absorbcija ir chemisorbcija gali būti negrįžtamos dėl reakcijos produktų formavimosi.

Matavimo metodai ir apibrėžimo dėsniai

Absorbcijos kiekiui ir greičiui nustatyti naudojami įvairūs metodai:

• Gravitaciniai matavimai – masės pokytis absorbuojant medžiagai.
• Spektroskopiniai metodai – šviesos absorbcijos pokyčių fiksavimas (pvz., UV–Vis, IR).
• Duomenų apie slėgį ir koncentraciją fiksavimas dujų-tirpalų sistemose; taikomi dėsniai (pvz., Henry dėsnis mažoms koncentracijoms) aprašo dujų tirpumą skystyje: p = H·c.

Veiksniai, lemiantys absorbciją

• Temperatūra: dažniausiai didesnė temperatūra mažina fizinį dujų tirpumą skystyje, tačiau cheminėms reakcijoms gali padidinti greitį.
• Slėgis: didesnis dujų dalinis slėgis skatina jų absorbciją į skystį.
• Medžiagos savybės: porėtumas, paviršiaus cheminės savybės, tirpiklio afinitetas prie įsisavinamos medžiagos.
• Tarpfazinis plotas ir masės perdavimo koeficientai: didesnis kontaktinis plotas ir geresnis maišymas pagreitina absorbciją.

Taikymai

• Pramoniniai: dujų valymas (pvz., SO2, CO2 absorbcija į tirpalus), cheminėsinės reaktorių operacijos, absorbcinės šaldymo sistemos.
• Aplinkos apsauga: dujų nuodugni iš valymo įrenginius, skirtus kenksmingoms emisijoms mažinti.
• Biologija ir medicina: maisto medžiagų ir vaistų absorbcija organizme, odos arba gleivinės absorbcija.
• Medžiagų moksle: šviesos ir garso sugerties medžiagų kūrimas (filtrai, pigmentai, garso izoliatoriai).

Praktiniai patarimai ir kaip atskirti nuo adsorbcijos

• Jei medžiaga susigeria į vidų ir per laiko tarpą jos kiekis turi proporcingą priklausomybę nuo tūrio — greičiausiai absorbcija.
• Stebėkite, ar sorbentas keičia savo masę reikšmingai (absorbcija įtikinamai keičia viso tūrio masę). Adsorbento poveikis dažniau matomas per paviršiaus analizę.
• Reaktyvi sąveika (nauji junginiai susidaro) rodo cheminę absorbciją arba chemisorbciją, o grįžtamumas ir temperatūros priklausomybė padeda atskirti fizinę ir cheminę formas.

Santrauka: absorbcija – tai medžiagos įsisavinimas į kitos medžiagos tūrį. Ji gali būti fizinė arba cheminė, priklauso nuo temperatūros, slėgio ir medžiagos savybių, ir skiriasi nuo adsorbcijos tuo, kad vyksta ne tik paviršiuje, bet visame tūryje. Absorbcijos supratimas svarbus tiek moksle, tiek pramonėje ir kasdieniniame gyvenime.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra absorbcija?

K: Kuo absorbcija skiriasi nuo adsorbcijos?

K: Kas yra sorbcija?

K: Ar absorbcija yra fizikinis, ar cheminis reiškinys?

K: Kokie yra medžiagų, kurios gali būti absorbuojamos, pavyzdžiai?

K: Ar jonai gali absorbuotis?

K: Kokios yra kitos termino "absorbcija" reikšmės?

Paieška pagal raidę