Hấp phụ

Hấp phụ là một quá trình trong đó một chất lỏng hoặc khí tiếp nhận một chất rắn để chìm hoàn toàn hơn vào bên trong, tạo thành một hỗn hợp đậm đặc hơn. Quá trình này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm các ngành công nghiệp hóa chất, dược phẩm, thực phẩm và sinh học. Có một số loại hấp phụ, bao gồm kỵ nước, ưa nước và kiềm.

Hấp phụ kỵ nước là đặc trưng của dầu và chất béo được hấp thụ bởi vật liệu xốp do chúng có sức căng bề mặt thấp. Sự hấp phụ ưa nước hoạt động khi hệ thống chứa nước hoặc các phân tử phân cực như chất điện giải, chất hòa tan hữu cơ và hormone. Tuy nhiên, hệ thống hấp thụ kiềm có thể không chỉ chứa các chất phân cực mà còn chứa các loại hạt khác ít phổ biến hơn trong điều kiện tự nhiên. Trong trường hợp loại khả năng hấp phụ kết hợp này, nhiều axit và bazơ mạnh có thể liên kết các ion hydro và nitơ trong nước, tạo ra các liên kết bền và hiệu quả hơn.

Oxy, nitơ, lưu huỳnh và cacbon là bốn nguyên tố có trong hầu hết các hợp chất hữu cơ. Các nhà hóa học cũng phân loại chúng thành bốn loại khác nhau dựa trên số lượng liên kết điện từ trong quỹ đạo 3d (electron 3d). Điều này có nghĩa là mỗi nguyên tố thuộc 4 loại này sẽ sử dụng một kiểu hấp phụ khác nhau khi tìm kiếm liên kết: N2, O2 và S2 - có 2 electron, Cx2y2z2 - 4 electron, Cx1y1z1 - 3 electron.

Khả năng hấp phụ là lượng chất lỏng hoặc khí có thể được hấp thụ bởi các hạt rắn. Chỉ báo này có thể được sử dụng để xác định hiệu quả của vật liệu, vì nó phụ thuộc trực tiếp vào bản chất tương tác của phân tử với bề mặt. Cải thiện chỉ số này dẫn đến khả năng hấp phụ tốt hơn. Tốc độ hấp phụ là thời gian cần thiết để đạt được trạng thái cân bằng giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Không nên nhầm lẫn thuật ngữ "hấp phụ" với một loại điện trở nhiệt khác (đầu vào nhiệt bên ngoài), dẫn đến sự gia nhiệt đoạn nhiệt. Khi kiểm tra khả năng hấp phụ của vật chứa, nhiều phân tích khác nhau phải được thực hiện để đánh giá mức độ tiếp cận bề mặt của các phân tử. Điều này có thể được thực hiện bằng cách nghiên cứu vị trí hấp phụ của một chất trên bề mặt của các lớp khác hoặc bằng cách so sánh chúng với các mẫu chuẩn. Có một số kỹ thuật như chụp ảnh (kính hiển vi điện tử, kính hiển vi lực nguyên tử hoặc chụp ảnh tia X vi điểm), tán xạ electron (nhìn bề mặt), rung siêu âm (kỹ thuật cảm ứng từ hạt nhân và cộng hưởng từ hạt nhân). Những phương pháp này giúp đo cấu trúc của vật liệu và các thông số của nó.