L’adsorbimento è l’accumulo di molecole, ioni o atomi sulla superficie di un materiale. È diverso dall’assorbimento, in cui la specie penetra nel volume della fase.
Il materiale che offre la superficie si chiama adsorbente; la specie trattenuta si chiama adsorbato. Il fenomeno è centrale in catalisi eterogenea, separazioni, carboni attivi, sensori, cromatografia e trattamento delle acque.
Fisisorbimento e chemisorbimento
| Tipo | Interazioni dominanti | Caratteristiche |
|---|---|---|
| fisisorbimento | van der Waals, interazioni deboli | spesso reversibile, possibile multistrato |
| chemisorbimento | legami chimici superficiali | più selettivo, spesso monostrato |
Il confine non è sempre netto: molte superfici mostrano comportamenti intermedi o dipendenti da temperatura e copertura.
Copertura superficiale
La copertura \theta indica la frazione di siti occupati:
Per un monostrato ideale vale 0\le\theta\le1. Quando la pressione o la concentrazione dell’adsorbato aumenta, \theta cresce fino alla saturazione dei siti disponibili.
Isoterme di adsorbimento
Un’isoterma descrive l’adsorbimento a temperatura costante. Il modello di Langmuir è:
Altri modelli, come BET o Freundlich, servono quando compaiono multistrato, superfici eterogenee o distribuzioni di energie di adsorbimento.
Ruolo nella catalisi
Nella catalisi eterogenea i reagenti si adsorbono sulla superficie, reagiscono in prossimità dei siti catalitici e poi desorbono come prodotti. La velocità può essere limitata da adsorbimento, reazione superficiale, desorbimento o diffusione nei pori.
Errori comuni
- Confondere adsorbimento e assorbimento.
- Dimenticare che l’adsorbimento è un fenomeno di superficie e dipende dall’area specifica.
- Usare un’isoterma senza controllare il campo di validità.
- Trascurare la temperatura: l’equilibrio di adsorbimento può cambiare molto al variare di T.
Vedi anche: Isoterma di Langmuir, Fenomeni di superficie, Catalisi eterogenea, Doppio strato elettrico.