吸着

吸着は、固体、液体、または気体の分子、イオン、または原子が、固体または液体の表面の周りに層を形成するプロセスと呼ぶことができます。偉大な物理学者ハインリッヒ・カイザーによって造られた吸着という用語は、1881 年に初めて使用されました。

簡単に言えば、吸着は分子種の表面に物質が蓄積するプロセスです。蓄積はより高い濃度で行われるため、吸収とは異なります。吸着の最も良い例は、水素、窒素、酸素などのガスを見る場合です。これらのガスは活性炭に吸着され、その表面に蓄積します。

吸収と吸収の違いは?

吸収と吸着の基本的な違いは、吸収では、吸収剤としても知られる液体または固体の助けを借りて流体が完全に溶解することです。一方、吸着は、物質のすべての原子、イオン、および分子が材料の表面に蓄積されるプロセスです。

吸収はバルク現象であり、温度の影響を受けない吸熱プロセスです。ただし、吸着は表面現象であり、発熱プロセスであるため、低温プロセスが有利です。

吸着には、次の 2 つの基本コンポーネントが必要です。

• 吸着剤:別の物質の表面に沈着する物質。たとえば、水素、窒素、酸素などのガス
• 吸着剤:吸着剤が層を形成する物質の表面

吸着の用途

吸着には多くの用途があります。その一部を以下に示します:

• 空調ユニットの冷却水には吸着が使用されています
• 吸着のもう 1 つの用途であるシリカゲルは、湿気による電子製品や衣類の損傷を防ぐために使用されます
• 吸着は、製薬業界でも特定の薬物の曝露時間を活用するために使用されています
• 吸着剤を使用して、複数の表面にノンスティック コーティングを施しています

吸着の種類:

これで、吸着の用途のいくつかがわかったので、吸着の種類を見てみましょう。吸着は次の 2 種類に分類されます。

吸着の重要性

吸着の重要性は、以下に示すいくつかの点からわかります。

吸着等温線

吸着プロセスでは温度が重要な役割を果たしているため、通常、吸着は等温線で表されます。以下に、吸着技術を説明するために使用されるいくつかの等温線を示します。

フロインドリッヒ理論

吸着中、吸着物が吸着剤の表面に分子層を形成する場合、フロインドリッヒの吸着等温線の理論に従います。 1909 年に Herbert Freundlich によって考案されたこの理論は、固体表面に吸着されたガス量の吸着等温線の変化を表しています。

吸着等温線のフロインドリッヒ理論には大きな欠点があります。高圧の状況や、固体表面への多層吸着中には失敗します。

ラングミュア理論

1916 年に米国の化学者 Irving Langmuir によって提案された Langmuir 理論によると、ガスの吸着中、すべての固体表面にはいくつかの元素サイトがあり、それぞれが 1 つのガス粒子を吸収します。

ラングミュアの吸着理論を研究する際に考慮されるいくつかの仮定は次のとおりです:

i) 固体表面上にあると考えられるすべての吸着サイトは同等であると仮定され、ガス分子を吸収する能力は、同じ長さの隣接サイトが占有されているかどうかに依存しません。

ii) 吸着されたガス分子と吸着されていないガス分子の間に動的平衡が存在すると仮定されます。