پرش به محتوا

جذب

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(a)درجذبش گاز-مایع (b) برجذبش جامد-مایع

جذب (به انگلیسی: Sorption) پدیده‌ای فیزیکی یا شیمیایی است که منجر به چسبیدن ماده‌ای بر ماده دیگر می‌شود. فرآيند جذب به طور خلاصه به جذب مواد مختلف از محیط اطراف توسط یک مایع یا جامد گفته می‌شود. فرایند جذب متشکل از دو عنصر جذب شونده (ماده‌ای که در محیط جذب شده) و جذب کننده یا جاذب (که معمولا در فاز جامد یا مایع قرار دارد) می‌باشد. اصطلاح جذب (sorption) شامل جذب سطحی (Adsorption) و جذب حجمی(Absorption)  می‌شود.

به طور کلی پدیده جذب شامل دو گونه است:

برجذبش (به انگلیسی: Adsorption) یا جذب سطحی، که در آن اتم‌ها و مولکول‌های ماده جذب شونده توسط لایه سطحی جاذب جذب می‌شوند، که در این حالت جاذب معمولا در فاز جامد است؛ و  درجذبش (به انگلیسی: Absorption) که طی آن اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌ها در توده ماده اعم از گاز، مایع یا جامد جذب می‌شوند. از آنجا که در این حالت جذب شونده در کل حجم جاذب توزیع می‌شود، به آن جذب حجمی هم گفته شده است.

گونه های ویژه جذب در زیر آمده‌اند:

برجذبش

[ویرایش]

برجذبش یا جذب سطحی (به انگلیسی: Adsorption) همان چسبندگی[۱] اتم‌ها، یون‌ها یا مولکول‌ها از یک گاز، مایع یا جامد محلول به یک سطح است[۲] و به تعریف آیوپاک جذب سطحی عبارت است از: افزایش غلظت یک ماده حل‌شده در سطح مشترک یک فاز چگال و یک فاز مایع به دلیل عملکرد نیروهای سطحی. جذب سطحی همچنین می‌تواند در سطح مشترک یک فاز چگال و یک فاز گازی رخ دهد.[۳] کلمه Adsorption (جذب سطحی) در سال 1881 توسط فیزیکدان آلمانی هاینریش کایزر (1853-1940) ابداع شد.[۴]

هاینریش کایزر فیزیکدان آلمانی

این فرآیند، لایه‌ای از ماده جذب‌شونده را روی سطح ماده جاذب ایجاد می‌کند. برجذبش با درجذبش یا جذب حجمی (Absorption) که در آن یک سیال (ماده جذب‌شونده) توسط یک مایع یا جامد (ماده جاذب) حل می‌شود یا در آن نفوذ می‌کند، متفاوت است.[۵] اگرچه جذب سطحی اغلب پیش از جذب حجمی (که شامل انتقال ماده جذب‌شونده به حجم ماده جاذب است) رخ می‌دهد، اما جذب سطحی به طور مشخص یک پدیده سطحی است که در آن ماده جذب‌شونده از سطح ماده جاذب عبور نمی‌کند و به حجم جاذب نفوذ نمی‌کند.[۶]

مدل جذب چندلایه بروناور، امت و تلر، توزیع تصادفی مولکول‌ها روی سطح ماده است.

برجذبش همچون کشش سطحی نتیجه انرژی سطحی است. در یک ماده حجیم، تمام قیود پیوند (یونی، کووالانسی یا فلزی) اتم‌های تشکیل‌دهنده ماده توسط سایر اتم‌های ماده برآورده می‌شوند. با این حال، اتم‌های روی سطح جاذب به طور کامل توسط سایر اتم‌های جاذب احاطه نشده‌اند و بنابراین می‌توانند مواد جذب‌شده را جذب کنند. ماهیت دقیق پیوند به جزئیات گونه‌های درگیر بستگی دارد، اما فرآیند جذب عموماً به عنوان جذب فیزیکی (مشخصه نیروهای ضعیف واندروالسی) یا جذب شیمیایی (مشخصه پیوند کووالانسی) طبقه‌بندی می‌شود. همچنین ممکن است به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی رخ دهد.[۷][۸] ماهیت جذب می‌تواند بر ساختار گونه‌های جذب‌شده تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، جذب فیزیکی پلیمر از محلول می‌تواند منجر به ساختارهای فشرده روی سطح شود.[۹]

ایزوترم‌ها

[ویرایش]

جذب گازها و املاح معمولاً از طریق ایزوترم‌ها توصیف می‌شود، که به معنای مقدار ماده جذب‌شونده روی جاذب به عنوان تابعی از فشار آن (در صورت گاز بودن) یا غلظت آن (برای املاح فاز مایع) در دمای ثابت است. مقدار جذب‌شده تقریباً همیشه توسط جرم جاذب نرمال می‌شود تا امکان مقایسه مواد مختلف فراهم شود. تا به امروز، 15 مدل ایزوترم مختلف توسعه داده شده است.[۱۰]

جاذب‌ها

[ویرایش]
کربن فعال به عنوان جاذب استفاده می‌شود

جاذب‌ها معمولاً به شکل گلوله‌های کروی، میله‌ای، قالبی یا مونولیت با شعاع هیدرودینامیکی بین 0.25 تا 5 میلی‌متر استفاده می‌شوند. آن‌ها باید مقاومت سایشی بالا، پایداری حرارتی بالا و قطر منافذ کوچک داشته باشند که منجر به سطح تماس بیشتر و در نتیجه ظرفیت بالای جذب می‌شود. جاذب‌ها همچنین باید ساختار منافذ متمایزی داشته باشند که انتقال سریع بخارات گازی را ممکن می‌سازد.[۱۱] اکثر جاذب‌های صنعتی در یکی از سه دسته زیر قرار می‌گیرند:

  • ترکیبات حاوی اکسیژن - معمولاً آبدوست و قطبی هستند، از جمله موادی مانند ژل سیلیکا، سنگ آهک (کربنات کلسیم)[۱۲] و زئولیت‌ها.
  • ترکیبات مبتنی بر کربن - معمولاً آبگریز و غیرقطبی هستند، از جمله موادی مانند کربن فعال و گرافیت.
  • ترکیبات مبتنی بر پلیمر - بسته به گروه‌های عاملی موجود در ماتریس پلیمری، قطبی یا غیرقطبی هستند.

درجذبش

[ویرایش]
طرحی از یک برج جذب . 1a): CO2 ورودی; 1b): H2O ورودی; 2): خروجی; 3): بدنه برج جذب; 4): پرکن ها.

درجذبش (به انگلیسی: Absorption) یک پدیده فیزیکی یا شیمیایی یا فرآیندی است که در آن اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌ها وارد فاز توده‌ای مایع یا جامد یک ماده می‌شوند. این فرآیند با جذب سطحی متفاوت است، زیرا مولکول‌های تحت جذب توسط حجم جذب می‌شوند، نه توسط سطح.[۱۳]

به تعریف آیوپاک درجذبش (Absorption) فرآیندی است که در آن یک ماده (جذب‌شونده) توسط ماده دیگر (جاذب) نگه داشته می‌شود.  این می‌تواند شامل انحلال فیزیکی یک گاز، مایع یا جامد در یک مایع، اتصال مولکول‌های یک گاز، بخار، مایع یا ماده حل‌شده به سطح جامد توسط نیروهای فیزیکی و غیره باشد. در طیف‌سنجی، جذب نور در طول موج‌ها یا باندهای مشخصی از طول موج‌ها برای شناسایی ماهیت شیمیایی مولکول‌ها، اتم‌ها یا یون‌ها و اندازه‌گیری غلظت این گونه‌ها استفاده می‌شود.[۱۴]

فرآیند درجذبش به این معنی است که یک ماده انرژی را جذب و تبدیل می‌کند. جاذب، ماده‌ای را که جذب می‌کند در کل و جاذب فقط آن را از طریق سطح توزیع می‌کند.[۱۵]

فرآیند گاز یا مایعی که به داخل جسم جاذب نفوذ می‌کند، معمولاً به عنوان درجذبش شناخته می‌شود.[۱۶]

انواع درجذبش

[ویرایش]

درجذبش فرآیندی است که ممکن است شیمیایی (واکنشی) یا فیزیکی (غیرواکنشی) باشد.

درجذبش شیمیایی

[ویرایش]

درجذبش شیمیایی یا درجذبش واکنشی یک واکنش شیمیایی بین مواد جذب شده و مواد جاذب است. گاهی اوقات با جذب فیزیکی ترکیب می‌شود. این نوع جذب به استوکیومتری واکنش و غلظت واکنش‌دهنده‌های آن بستگی دارد. آنها ممکن است در واحدهای مختلف، با طیف گسترده‌ای از انواع جریان فاز و تعاملات انجام شوند. در بیشتر موارد، RA در ستون‌های صفحه‌ای یا پر شده انجام می‌شود.[۱۷]

درجذبش فیزیکی

[ویرایش]
آب در یک جامد
[ویرایش]

جامدات آبدوست، که شامل بسیاری از جامدات با منشأ بیولوژیکی هستند، می‌توانند به راحتی آب را جذب کنند. تعاملات قطبی بین آب و مولکول‌های جامد، به تقسیم آب به داخل جامد کمک می‌کند، که می‌تواند جذب قابل توجهی از بخار آب را حتی در رطوبت نسبتاً کم فراهم کند.

بازگشت رطوبت
[ویرایش]

یک فیبر (یا سایر مواد آبدوست) که در معرض جو قرار گرفته است، معمولاً حاوی مقداری آب است، حتی اگر خشک به نظر برسد.  آب را می‌توان با گرم کردن در فر خارج کرد و منجر به کاهش قابل توجهی در وزن شد که اگر الیاف به اتمسفر «عادی» بازگردانده شوند، به تدریج دوباره به دست می‌آید. این اثر در صنعت نساجی بسیار مهم است - جایی که به نسبت وزن ماده‌ای که توسط آب تشکیل شده است، رطوبت بازیابی شده می‌گویند. [۱۸]

کاربردها

[ویرایش]

جذب سطحی در بسیاری از سیستم‌های طبیعی، فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی وجود دارد و به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مانند کاتالیزورهای ناهمگن،[۱۹][۲۰] زغال فعال، جذب و استفاده از گرمای تلف شده برای تأمین آب سرد برای تهویه مطبوع و سایر نیازهای فرآیندی (چیلرهای جذب سطحی)، رزین‌های مصنوعی، افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی کربن‌های مشتق شده از کاربید و تصفیه آب استفاده می‌شود.[۲۱] جذب سطحی، تبادل یونی و کروماتوگرافی فرآیندهای جذب سطحی هستند که در آنها مواد جذب شده خاصی به صورت انتخابی از فاز سیال به سطح ذرات نامحلول و سفت معلق در یک ظرف یا بسته‌بندی شده در یک ستون منتقل می‌شوند. کاربردهای صنعت داروسازی، که از جذب سطحی به عنوان وسیله‌ای برای طولانی کردن مواجهه عصبی با داروهای خاص یا بخش‌هایی از آنها استفاده می‌کنند، کمتر شناخته شده هستند. جذب سطحی مولکول‌ها روی سطوح پلیمری، در تعدادی از کاربردها، از جمله توسعه پوشش‌های نچسب و در دستگاه‌های مختلف زیست‌پزشکی، نقش اساسی دارد. پلیمرها همچنین ممکن است از طریق جذب پلی‌الکترولیت به سطوح جذب شوند.

در بسیاری از فرآیندهای مهم در فناوری، درجذبش شیمیایی به جای فرآیند فیزیکی استفاده می‌شود، به عنوان مثال، درجذبش دی اکسید کربن توسط هیدروکسید سدیم.[۲۲]

جستارهای وابسته

[ویرایش]

منابع

[ویرایش]
  1. ↑ «Absorption Vs Adsorption». Chemical and Process Engineering (به انگلیسی). ۲۰۲۱-۰۲-۱۷. دریافت‌شده در ۲۰۲۵-۱۱-۱۵.
  2. ↑ «Glossary | Publications and Other Information | BTSC». www.brownfieldstsc.org. بایگانی‌شده از اصلی در ۱۸ فوریه ۲۰۰۸. دریافت‌شده در ۲۰۲۵-۱۱-۱۵.
  3. ↑ Chemistry (IUPAC), The International Union of Pure and Applied. "IUPAC - adsorption (A00155)". goldbook.iupac.org (به انگلیسی). doi:10.1351/goldbook.a00155. Retrieved 2025-11-15.
  4. ↑ Kayser, Heinrich (1881). "Ueber die Verdichtung von Gasen an Oberflächen in ihrer Abhängigkeit von Druck und Temperatur". Annalen der Physik (به انگلیسی). 248 (4): 526–537. doi:10.1002/andp.18812480404. ISSN 0003-3804.
  5. ↑ "absorption (chemistry) - Memidex dictionary/thesaurus". www.memidex.com (به انگلیسی). Retrieved 2025-11-15.
  6. ↑ "Atkins' Physical chemistry | WorldCat.org". search.worldcat.org (به انگلیسی). Retrieved 2025-11-15.
  7. ↑ Ferrari, Lucia; Kaufmann, Josef; Winnefeld, Frank; Plank, Johann (2010-07-01). "Interaction of cement model systems with superplasticizers investigated by atomic force microscopy, zeta potential, and adsorption measurements". Journal of Colloid and Interface Science. 347 (1): 15–24. doi:10.1016/j.jcis.2010.03.005. ISSN 0021-9797.
  8. ↑ Khosrowshahi, Mobin Safarzadeh; Abdol, Mohammad Ali; Mashhadimoslem, Hossein; Khakpour, Elnaz; Emrooz, Hosein Banna Motejadded; Sadeghzadeh, Sadegh; Ghaemi, Ahad (2022-05-26). "The role of surface chemistry on CO2 adsorption in biomass-derived porous carbons by experimental results and molecular dynamics simulations". Scientific Reports. 12 (1): 8917. doi:10.1038/s41598-022-12596-5. ISSN 2045-2322. PMC 9135713. PMID 35618757.
  9. ↑ Carroll, Gregory T.; Jongejan, Mahthild G. M.; Pijper, Dirk; Feringa, Ben L. (2010-09-07). "Spontaneous generation and patterning of chiral polymeric surface toroids". Chemical Science (به انگلیسی). 1 (4): 469–472. doi:10.1039/C0SC00159G. ISSN 2041-6539.
  10. ↑ Foo, K. Y.; Hameed, B. H. (2010-01-01). "Insights into the modeling of adsorption isotherm systems". Chemical Engineering Journal. 156 (1): 2–10. doi:10.1016/j.cej.2009.09.013. ISSN 1385-8947.
  11. ↑ Yi, Honghong; Li, Yundong; Tang, Xiaolong; Li, Fenrong; Li, Kai; Yuan, Qin; Sun, Xin (2015-05-14). "Effect of the Adsorbent Pore Structure on the Separation of Carbon Dioxide and Methane Gas Mixtures". Journal of Chemical & Engineering Data. 60 (5): 1388–1395. doi:10.1021/je501109q. ISSN 0021-9568.https://doi.org/10.1021%2Fje501109q
  12. ↑ Devi R., Viswambari; Nair, Vijay V.; Sathyamoorthy, Priyanka; Doble, Mukesh (2022-01-01). "Mixture of CaCO3 Polymorphs Serves as Best Adsorbent of Heavy Metals in Quadruple System". Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste (به انگلیسی). 26 (1): 04021043. doi:10.1061/(ASCE)HZ.2153-5515.0000651. ISSN 2153-5515.
  13. ↑ "ISBN". Wikipedia (به انگلیسی). 2025-10-10.https://en.wikipedia.org/wiki/Special:BookSources/0-534-39573-2
  14. ↑ Chemistry (IUPAC), The International Union of Pure and Applied. "IUPAC - absorption (A00036)". goldbook.iupac.org (به انگلیسی). doi:10.1351/goldbook.a00036. Retrieved 2025-11-15.
  15. ↑ "ISBN". Wikipedia (به انگلیسی). 2025-10-10.
  16. ↑ "ISBN". Wikipedia (به انگلیسی). 2025-10-10.
  17. ↑ Leiviskä, Tiina; Gehör, Seppo; Eijärvi, Erkki; Sarpola, Arja; Tanskanen, Juha (2012-06-01). "Characteristics and potential applications of coarse clay fractions from Puolanka, Finland". Open Engineering (به انگلیسی). 2 (2): 239–247. doi:10.2478/s13531-011-0067-9. ISSN 2391-5439.
  18. ↑ «Moisture regain - CAMEO». cameo.mfa.org. دریافت‌شده در ۲۰۲۵-۱۱-۱۵.
  19. ↑ Czelej, Kamil; Cwieka, Karol; Kurzydlowski, Krzysztof Jan (2016-05-05). "CO2 stability on the Ni low-index surfaces: van der Waals corrected DFT analysis". Catalysis Communications. 80: 33–38. doi:10.1016/j.catcom.2016.03.017. ISSN 1566-7367.
  20. ↑ Czelej, Kamil; Cwieka, Karol; Colmenares, Juan Carlos; Kurzydlowski, Krzysztof J. (2016-08-02). "Insight on the Interaction of Methanol-Selective Oxidation Intermediates with Au- or/and Pd-Containing Monometallic and Bimetallic Core@Shell Catalysts". Langmuir. 32 (30): 7493–7502. doi:10.1021/acs.langmuir.6b01906. ISSN 0743-7463.
  21. ↑ Ali, Shimaa M.; Ashour, Basma; Farahat, Mohamed G.; El-Sherif, Rabab M. (2024-12-01). "Biomass-based perovskite/graphene oxide composite for the removal of organic pollutants from wastewater". Ceramics International. 50 (23, Part A): 49085–49094. doi:10.1016/j.ceramint.2024.09.249. ISSN 0272-8842.
  22. ↑ "ISBN". Wikipedia (به انگلیسی). 2025-10-10.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=جذب&oldid=43131373»