Sorpcja

Sorpcja to proces, w którym ciecz lub gaz przyjmuje substancję stałą, aby całkowicie zanurzyć się w jej wnętrzu, tworząc gęstszą mieszaninę. Proces ten jest stosowany w wielu dziedzinach, m.in. w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym, spożywczym i biologicznym. Istnieje kilka rodzajów sorpcji, w tym hydrofobowa, hydrofilowa i zasadowa.

Sorpcja hydrofobowa jest charakterystyczna dla olejów i substancji tłuszczowych, które są wchłaniane przez materiały porowate ze względu na niskie napięcie powierzchniowe. Sorpcja hydrofilowa zachodzi, gdy w układzie znajduje się woda lub cząsteczki polarne, takie jak elektrolity, substancje rozpuszczalne organicznie i hormony. Jednak układ zaabsorbowany alkaliami może zawierać nie tylko substancje polarne, ale także inne rodzaje cząstek, które są mniej liczne w warunkach naturalnych. W przypadku tego połączonego rodzaju zdolności sorpcyjnej wiele mocnych kwasów i zasad może wiązać jony wodoru i azotu w wodzie, tworząc skuteczniejsze i silniejsze wiązania.

Tlen, azot, siarka i węgiel to cztery pierwiastki występujące w większości związków organicznych. Chemicy dzielą je również na cztery różne typy w oparciu o liczbę wiązań elektromagnetycznych w orbicie 3d (elektrony 3d). Oznacza to, że każdy pierwiastek z tych czterech typów będzie korzystał z innego rodzaju sorpcji podczas poszukiwania wiązania: N2, O2 i S2 – mają 2 elektrony, Cx2y2z2 – 4 elektrony, Cx1y1z1 – 3 elektrony.

Zdolność sorpcyjna to ilość cieczy lub gazu, która może zostać wchłonięta przez cząstki stałe. Wskaźnik ten można wykorzystać do określenia wydajności materiału, ponieważ zależy on bezpośrednio od charakteru interakcji cząsteczki z powierzchnią. Poprawa tego wskaźnika prowadzi do lepszej adsorpcji. Szybkość sorpcji to czas potrzebny do osiągnięcia równowagi pomiędzy adsorbentem a wchłoniętą substancją. Terminu „adsorpcja” nie należy mylić z innym rodzajem oporu cieplnego (zewnętrznym dopływem ciepła), który powoduje nagrzewanie adiabatyczne. Podczas badania pojemnika pod kątem sorpcji należy przeprowadzić różne analizy, aby ocenić stopień dostępności powierzchni dla cząsteczek. Można tego dokonać badając miejsca sorpcji substancji na powierzchniach innych klas lub porównując je z próbkami standardowymi. Istnieje kilka technik, takich jak obrazowanie (mikroskopia elektronowa, mikroskopia sił atomowych lub fotografia rentgenowska z mikroogniskiem), rozpraszanie elektronów (widzenie powierzchniowe), wibracje ultradźwiękowe (techniki nuklearnej indukcji magnetycznej i jądrowego rezonansu magnetycznego). Metody te pozwalają na pomiar struktury materiału i jego parametrów.