ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ ਉਹ ਘਟਨਾਵਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ ਜੋ ਸਤਹਾਂ ਜਾਂ ਅੰਤਰਫਲਕਾਂ ‘ਤੇ ਵਾਪਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਅੰਤਰਫਲਕ ਜਾਂ ਸਤਹ ਨੂੰ ਬਲਕ ਪੜਾਵਾਂ ਨੂੰ ਹਾਈਫਨ ਜਾਂ ਸਲੈਸ਼ ਨਾਲ ਵੱਖ ਕਰਕੇ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਇੱਕ ਠੋਸ ਅਤੇ ਗੈਸ ਵਿਚਕਾਰ ਅੰਤਰਫਲਕ ਨੂੰ solid-gas ਜਾਂ solid/gas ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਪੂਰੀ ਮਿਸ਼ਰਣਯੋਗਤਾ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਗੈਸਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਕੋਈ ਅੰਤਰਫਲਕ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ। ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਬਲਕ ਪੜਾਵਾਂ ਨਾਲ ਸੰਪਰਕ ਕਰਦੇ ਹਾਂ, ਉਹ ਸ਼ੁੱਧ ਯੋਗਿਕ ਜਾਂ ਘੋਲ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਅੰਤਰਫਲਕ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਕੁਝ ਅਣੂਆਂ ਜਿੰਨਾ ਮੋਟਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਪਰ ਇਸਦਾ ਖੇਤਰਫਲ ਬਲਕ ਪੜਾਵਾਂ ਦੇ ਕਣਾਂ ਦੇ ਆਕਾਰ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਘਟਨਾਵਾਂ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਜ਼ੰਜ਼, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ, ਵਿਜਾਤੀ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ, ਘੁਲਣ ਅਤੇ ਸਫ਼ੇਦੀਕਰਨ ਖਾਸ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਧਿਆਨ ਖਿੱਚਣ ਵਾਲੀਆਂ ਹਨ, ਅੰਤਰਫਲਕਾਂ ‘ਤੇ ਵਾਪਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ ਦਾ ਵਿਸ਼ਾ ਉਦਯੋਗ, ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣਾਤਮਕ ਕਾਰਜ ਅਤੇ ਦੈਨਿਕ ਜੀਵਨ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਉਪਯੋਗ ਲੱਭਦਾ ਹੈ।

ਸਤਹ ਅਧਿਐਨਾਂ ਨੂੰ ਸੂਖਮਤਾ ਨਾਲ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ, ਇੱਕ ਸੱਚਮੁੱਚ ਸਾਫ਼ ਸਤਹ ਦਾ ਹੋਣਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। $10^{-8}$ ਤੋਂ $10^{-9}$ ਪਾਸਕਲ ਦੇ ਕ੍ਰਮ ਦੇ ਬਹੁਤ ਉੱਚ ਵੈਕਿਊਮ ਹੇਠ, ਹੁਣ ਧਾਤਾਂ ਦੀ ਅਤਿ-ਸਾਫ਼ ਸਤਹ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਸੰਭਵ ਹੈ। ਇੰਨੀਆਂ ਸਾਫ਼ ਸਤਹਾਂ ਵਾਲੀਆਂ ਠੋਸ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਨੂੰ ਵੈਕਿਊਮ ਵਿੱਚ ਸਟੋਰ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਨਹੀਂ ਤਾਂ ਇਹ ਹਵਾ ਦੇ ਮੁੱਖ ਘਟਕਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਡਾਇਆਕਸੀਜਨ ਅਤੇ ਡਾਇਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੁਆਰਾ ਢੱਕੀਆਂ ਜਾਣਗੀਆਂ।

ਇਸ ਯੂਨਿਟ ਵਿੱਚ, ਤੁਸੀਂ ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਸੋਖਣ, ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਅਤੇ ਕੋਲਾਇਡਜ਼ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਪੇਸਟ ਅਤੇ ਜੈਲ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ, ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰੋਗੇ।

5.1 ਸੋਖਣ

ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਹਨ, ਜੋ ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਇੱਕ ਠੋਸ ਦੀ ਸਤਹ ਉਸ ਪੜਾਅ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਅਤੇ ਰੱਖਣ ਦੀ ਪ੍ਰਵਿਰਤੀ ਰੱਖਦੀ ਹੈ ਜਿਸ ਨਾਲ ਇਹ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਆਉਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਅਣੂ ਸਿਰਫ਼ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਹੀ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਬਲਕ ਦੇ ਅੰਦਰ ਡੂੰਘੇ ਨਹੀਂ ਜਾਂਦੇ। ਇੱਕ ਠੋਸ ਜਾਂ ਤਰਲ ਦੇ ਬਲਕ ਦੀ ਬਜਾਏ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਅਣਵੀਂ ਸਪੀਸੀਜ਼ ਦਾ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋਣਾ ਸੋਖਣ ਕਹਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਅਣਵੀਂ ਸਪੀਸੀਜ਼ ਜਾਂ ਪਦਾਰਥ, ਜੋ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਜਾਂ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਸੋਰਬੇਟ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਜਿਸ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਸੋਖਣ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਉਸਨੂੰ ਸੋਰਬੈਂਟ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਸੋਖਣ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਸਤਹ ਘਟਨਾ ਹੈ। ਠੋਸ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਬਾਰੀਕ ਵੰਡੀ ਹੋਈ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ, ਵੱਡਾ ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ ਰੱਖਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ, ਚਾਰਕੋਲ, ਸਿਲਿਕਾ ਜੈਲ, ਅਲੂਮੀਨਾ ਜੈਲ, ਮਿੱਟੀ, ਕੋਲਾਇਡਜ਼, ਬਾਰੀਕ ਵੰਡੀ ਹੋਈ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਧਾਤਾਂ, ਆਦਿ ਚੰਗੇ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦਾ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ।

ਕਾਰਵਾਈ ਵਿੱਚ ਸੋਖਣ

(i) ਜੇਕਰ $\mathrm{O_2}, \mathrm{H_2}, \mathrm{CO}, \mathrm{Cl_2}, \mathrm{NH_3}$ ਜਾਂ $\mathrm{SO_2}$ ਵਰਗੀ ਗੈਸ ਨੂੰ ਪਾਊਡਰ ਕੀਤੀ ਚਾਰਕੋਲ ਵਾਲੇ ਬੰਦ ਪਾਤਰ ਵਿੱਚ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਹ ਦੇਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਬੰਦ ਪਾਤਰ ਵਿੱਚ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗੈਸ ਦੇ ਅਣੂ ਚਾਰਕੋਲ ਦੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਯਾਨੀ, ਗੈਸਾਂ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਸੋਖੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ।

(ii) ਇੱਕ ਜੈਵਿਕ ਰੰਗ ਦੇ ਘੋਲ ਵਿੱਚ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਮਿਥਾਈਲੀਨ ਬਲੂ, ਜਦੋਂ ਜਾਨਵਰੀ ਚਾਰਕੋਲ ਮਿਲਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਘੋਲ ਨੂੰ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਹਿਲਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਹ ਦੇਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਫਿਲਟਰੇਟ ਬੇਰੰਗ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਰੰਗ ਦੇ ਅਣੂ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਚਾਰਕੋਲ ਦੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਯਾਨੀ, ਸੋਖੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।

(iii) ਕੱਚੀ ਖੰਡ ਦਾ ਜਲੀ ਘੋਲ, ਜਦੋਂ ਜਾਨਵਰੀ ਚਾਰਕੋਲ ਦੇ ਬਿਸਤਰਾਂ ਉੱਤੇੋਂ ਲੰਘਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਬੇਰੰਗ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਰੰਗਦਾਰ ਪਦਾਰਥ ਚਾਰਕੋਲ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।

(iv) ਸਿਲਿਕਾ ਜੈਲ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਵਿੱਚ ਹਵਾ ਸੁੱਕੀ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਪਾਣੀ ਦੇ ਅਣੂ ਜੈਲ ਦੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਸੋਖੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।

ਉਪਰੋਕਤ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਤੋਂ ਇਹ ਸਪੱਸ਼ਟ ਹੈ ਕਿ ਠੋਸ ਸਤਹਾਂ ਸੋਖਣ ਦੇ ਗੁਣ ਦੁਆਰਾ ਗੈਸ ਜਾਂ ਤਰਲ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਰੱਖ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ। ਕਿਸੇ ਸਤਹ ਤੋਂ ਕਿਸੇ ਸੋਖੇ ਹੋਏ ਪਦਾਰਥ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਵਿਸੋਖਣ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

5.1.1 ਸੋਖਣ ਅਤੇ ਸਮਾਵੇਸ਼ਨ ਵਿਚਕਾਰ ਅੰਤਰ

ਸੋਖਣ ਵਿੱਚ, ਪਦਾਰਥ ਸਿਰਫ਼ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਬਲਕ ਵਿੱਚ ਸਤਹ ਦੇ ਰਾਹੀਂ ਭੇਦ ਨਹੀਂ ਕਰਦਾ, ਜਦਕਿ ਸਮਾਵੇਸ਼ਨ ਵਿੱਚ, ਪਦਾਰਥ ਠੋਸ ਦੇ ਬਲਕ ਵਿੱਚ ਇਕਸਾਰ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਵੰਡਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਚਾਕ ਦੀ ਸਲਾਈ ਨੂੰ ਸਿਆਹੀ ਵਿੱਚ ਡੁਬੋਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਰੰਗਦਾਰ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਸੋਖਣ ਕਾਰਨ ਸਤਹ ਸਿਆਹੀ ਦਾ ਰੰਗ ਰੱਖਦੀ ਹੈ ਜਦਕਿ ਸਿਆਹੀ ਦਾ ਘੋਲ ਸਮਾਵੇਸ਼ਨ ਕਾਰਨ ਸਲਾਈ ਦੇ ਅੰਦਰ ਡੂੰਘਾ ਚਲਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਚਾਕ ਦੀ ਸਲਾਈ ਨੂੰ ਤੋੜਨ ‘ਤੇ, ਇਹ ਅੰਦਰੋਂ ਸਫ਼ੇਦ ਪਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪਾਣੀ ਦੀ ਭਾਫ ਦੀ ਇੱਕ ਉਦਾਹਰਣ ਲੈ ਕੇ ਸਮਾਵੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਸੋਖਣ ਵਿਚਕਾਰ ਅੰਤਰ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਪਾਣੀ ਦੀਆਂ ਭਾਫਾਂ ਨੂੰ ਬੇ-ਪਾਣੀ ਕੈਲਸ਼ੀਅਮ ਕਲੋਰਾਈਡ ਦੁਆਰਾ ਸਮਾਵੇਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਪਰ ਸਿਲਿਕਾ ਜੈਲ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ, ਸੋਖਣ ਵਿੱਚ ਸੋਰਬੇਟ ਦੀ ਸੰਘਣਤਾ ਸਿਰਫ਼ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਹੀ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਸਮਾਵੇਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਸੰਘਣਤਾ ਠੋਸ ਦੇ ਸਾਰੇ ਬਲਕ ਵਿੱਚ ਇਕਸਾਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਸੋਖਣ ਅਤੇ ਸਮਾਵੇਸ਼ਨ ਦੋਵੇਂ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਵੀ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਦੋਵਾਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਲਈ ਸੋਰਪਸ਼ਨ ਸ਼ਬਦ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

5.1.2 ਸੋਖਣ ਦਾ ਕਾਰਜ-ਵਿਧੀ

ਸੋਖਣ ਇਸ ਤੱਥ ਕਾਰਨ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਸਤਹ ਕਣ ਬਲਕ ਦੇ ਅੰਦਰਲੇ ਕਣਾਂ ਵਾਂਗ ਇੱਕੋ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ। ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਅੰਦਰ ਕਣਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਸਾਰੀਆਂ ਸ਼ਕਤੀਆਂ ਆਪਸ ਵਿੱਚ ਸੰਤੁਲਿਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ ਪਰ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਕਣਾਂ ਦੇ ਚਾਰੋਂ ਪਾਸੇ ਆਪਣੀ ਕਿਸਮ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂ ਜਾਂ ਅਣੂ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ, ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਉਹ ਅਸੰਤੁਲਿਤ ਜਾਂ ਬਾਕੀ ਆਕਰਸ਼ਕ ਸ਼ਕਤੀਆਂ ਰੱਖਦੇ ਹਨ। ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੀਆਂ ਇਹਨਾਂ ਸ਼ਕਤੀਆਂ ਆਪਣੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਸੋਰਬੇਟ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰ ਹਨ। ਇੱਕ ਦਿੱਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ‘ਤੇ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀ ਇਕਾਈ ਪੁੰਜ ਦੇ ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਨਾਲ ਸੋਖਣ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵਧਦੀ ਹੈ।

ਸੋਖਣ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਵਾਲਾ ਇੱਕ ਹੋਰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਕਾਰਕ ਸੋਖਣ ਦੀ ਉਸ਼ਮਾ ਹੈ। ਸੋਖਣ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਸਤਹ ਦੀਆਂ ਬਾਕੀ ਸ਼ਕਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਹਮੇਸ਼ਾ ਕਮੀ ਆਉਂਦੀ ਹੈ, ਯਾਨੀ, ਸਤਹ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਆਉਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਉਸ਼ਮਾ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਗਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਸੋਖਣ ਅਟੱਲ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਐਕਸੋਥਰਮਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ, ਸੋਖਣ ਦੀ $\Delta \mathrm{H}$ ਹਮੇਸ਼ਾ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਗੈਸ ਸੋਖੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਸਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਗਤੀ ਦੀ ਆਜ਼ਾਦੀ ਸੀਮਿਤ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਸੋਖਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਗੈਸ ਦੀ ਐਨਟ੍ਰੋਪੀ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ, ਯਾਨੀ, $\Delta \mathrm{S}$ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਸੋਖਣ ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਐਨਥੈਲਪੀ ਅਤੇ ਐਨਟ੍ਰੋਪੀ ਦੋਵਾਂ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਨਾਲ ਜੁੜੀ ਹੋਈ ਹੈ। ਕਿਸੇ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਸਵੈਚਾਲਿਤ ਹੋਣ ਲਈ, ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਲੋੜ ਇਹ ਹੈ ਕਿ, ਸਥਿਰ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ‘ਤੇ, $\Delta \mathrm{G}$ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ, ਯਾਨੀ, ਗਿਬਜ਼ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਸਮੀਕਰਨ $\Delta \mathrm{G}=\Delta \mathrm{H}-\mathrm{T} \Delta \mathrm{S}$ ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ, $\Delta \mathrm{G}$ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੇਕਰ $\Delta \mathrm{H}$ ਕਾਫ਼ੀ ਉੱਚ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਮੁੱਲ ਰੱਖਦਾ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ $-\mathrm{T} \Delta \mathrm{S}$ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਇੱਕ ਸਵੈਚਾਲਿਤ ਸੋਖਣ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ, ਇਹਨਾਂ ਦੋਵਾਂ ਕਾਰਕਾਂ ਦਾ ਸੁਮੇਲ $\Delta \mathrm{G}$ ਨੂੰ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਸੋਖਣ ਅੱਗੇ ਵਧਦਾ ਹੈ, $\Delta \mathrm{H}$ ਘੱਟ ਤੋਂ ਘੱਟ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੁੰਦਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅੰਤ ਵਿੱਚ $\Delta \mathrm{H}$, $\mathrm{T} \Delta \mathrm{S}$ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ $\Delta \mathrm{G}$ ਜ਼ੀਰੋ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਅਵਸਥਾ ‘ਤੇ ਸੰਤੁਲਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

5.1.3 ਸੋਖਣ ਦੀਆਂ ਕਿਸਮਾਂ

ਠੋਸਾਂ ‘ਤੇ ਗੈਸਾਂ ਦੇ ਸੋਖਣ ਦੀਆਂ ਮੁੱਖ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਦੋ ਕਿਸਮਾਂ ਹਨ। ਜੇਕਰ ਕਿਸੇ ਠੋਸ ਦੀ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਗੈਸ ਦਾ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋਣਾ ਕਮਜ਼ੋਰ ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਸ ਬਲਾਂ ਦੇ ਖਾਤੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੋਖਣ ਨੂੰ ਭੌਤਿਕ ਸੋਖਣ ਜਾਂ ਫਿਜ਼ੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਗੈਸ ਅਣੂ ਜਾਂ ਪਰਮਾਣੂ ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਠੋਸ ਸਤਹ ਨਾਲ ਜੁੜੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਸੋਖਣ ਨੂੰ ਰਸਾਇਣਕ ਸੋਖਣ ਜਾਂ ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨ ਕੋਵੈਲੰਟ ਜਾਂ ਆਇਨਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਤੀ ਦੇ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਸਰਗਰਮੀ ਦੀ ਉੱਚ ਊਰਜਾ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ, ਅਕਸਰ ਇਸਨੂੰ ਸਰਗਰਮ ਸੋਖਣ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕਈ ਵਾਰ ਇਹ ਦੋਵੇਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਵਾਪਰਦੀਆਂ ਹਨ ਅਤੇ ਸੋਖਣ ਦੀ ਕਿਸਮ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣਾ ਆਸਾਨ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ। ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਭੌਤਿਕ ਸੋਖਣ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਣ ‘ਤੇ ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਡਾਇਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਪਹਿਲਾਂ ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਸ ਬਲਾਂ ਦੁਆਰਾ ਨਿਕਲ ‘ਤੇ ਸੋਖੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਦੇ ਅਣੂ ਫਿਰ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਪਰਮਾਣੂ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਵੱਖ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਜੋ ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਸਤਹ ‘ਤੇ ਰੱਖੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।

ਦੋਵਾਂ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਸੋਖਣ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹੇਠਾਂ ਦਰਸਾਈਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ:

ਫਿਜ਼ੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ

(i) ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਦੀ ਕਮੀ: ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੀ ਇੱਕ ਦਿੱਤੀ ਸਤਹ ਕਿਸੇ ਖਾਸ ਗੈਸ ਲਈ ਕੋਈ ਤਰਜੀਹ ਨਹੀਂ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਕਿਉਂਕਿ ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਸ ਬਲ ਸਰਵਵਿਆਪਕ ਹਨ।

(ii) ਸੋਰਬੇਟ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਤੀ: ਇੱਕ ਠੋਸ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਗੈਸ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਤੀ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਤਰਲ ਬਣਨ ਵਾਲੀਆਂ ਗੈਸਾਂ (ਯਾਨੀ, ਉੱਚ ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ) ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਸੋਖੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿਉਂਕਿ ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਸ ਬਲ ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਨੇੜੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਸਰਗਰਮ ਚਾਰਕੋਲ ਦਾ $1 \mathrm{~g}$ ਸਲਫਰ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ (ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਤਾਪਮਾਨ 630K) ਨੂੰ ਮੀਥੇਨ (ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਤਾਪਮਾਨ 190K) ਤੋਂ ਵੱਧ ਸੋਖਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਡਾਇਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਦੇ $4.5 \mathrm{~mL}$ (ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਤਾਪਮਾਨ $33 \mathrm{~K}$) ਤੋਂ ਵੀ ਵੱਧ ਹੈ।

(iii) ਉਲਟਾਉਣਯੋਗ ਪ੍ਰਕਿਰਤੀ: ਇੱਕ ਠੋਸ ਦੁਆਰਾ ਗੈਸ ਦਾ ਭੌਤਿਕ ਸੋਖਣ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਉਲਟਾਉਣਯੋਗ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ,

$$ \text { Solid }+ \text { Gas } \rightleftharpoons \text { Gas } / \text { Solid }+ \text { Heat } $$

ਜਦੋਂ ਦਬਾਅ ਵਧਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਵਧੇਰੇ ਗੈਸ ਸੋਖੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਗੈਸ ਦਾ ਆਇਤਨ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਲੇ-ਸ਼ਾਟੇਲੀਅਰ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ) ਅਤੇ ਦਬਾਅ ਘਟਾ ਕੇ ਗੈਸ ਨੂੰ ਹਟਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਸੋਖਣ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਐਕਸੋਥਰਮਿਕ ਹੈ, ਭੌਤਿਕ ਸੋਖਣ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਣ ਨਾਲ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਲੇ-ਸ਼ਾਟੇਲੀਅਰ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ)।

(iv) ਸੋਰਬੈਂਟ ਦਾ ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ: ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਨਾਲ ਸੋਖਣ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਬਾਰੀਕ ਵੰਡੀਆਂ ਧਾਤਾਂ ਅਤੇ ਵੱਡੇ ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ ਵਾਲੀਆਂ ਛੇਦਦਾਰ ਵਸਤੂਆਂ ਚੰਗੇ ਸੋਰਬੈਂਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

(v) ਸੋਖਣ ਦੀ ਐਨਥੈਲਪੀ: ਕੋਈ ਸ਼ੱਕ ਨਹੀਂ, ਭੌਤਿਕ ਸੋਖਣ ਇੱਕ ਐਕਸੋਥਰਮਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ ਪਰ ਇਸਦੀ ਸੋਖਣ ਦੀ ਐਨਥੈਲਪੀ ਕਾਫ਼ੀ ਘੱਟ (20–40 kJ mol⁻¹) ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਗੈਸ ਅਣੂਆਂ ਅਤੇ ਠੋਸ ਸਤਹ ਵਿਚਕਾਰ ਆਕਰਸ਼ਣ ਸਿਰਫ਼ ਕਮਜ਼ੋਰ ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਸ ਬਲਾਂ ਕਾਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ

(i) ਉੱਚ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ: ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਬਹੁਤ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਸਿਰਫ਼ ਤਾਂ ਹੀ ਵਾਪਰੇਗੀ ਜੇਕਰ ਸੋਰਬੈਂਟ ਅਤੇ ਸੋਰਬੇਟ ਵਿਚਕਾਰ ਕੁਝ ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨ ਬਣਨ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਹੋਵੇ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਆਕਸਾਈਡ ਬਣਨ ਦੇ ਗੁਣ ਦੇ ਕਾਰਨ ਆਕਸੀਜਨ ਧਾਤਾਂ ‘ਤੇ ਸੋਖੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰਾਈਡ ਬਣਨ ਦੇ ਕਾਰਨ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸੰਜਮ ਧਾਤਾਂ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

(ii) ਅਟੁੱਟਤਾ: ਕਿਉਂਕਿ ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਯੋਗਿਕ ਬਣਨਾ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਹ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਅਟੁੱਟ ਪ੍ਰਕਿਰਤੀ ਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਵੀ ਇੱਕ ਐਕਸੋਥਰਮਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਹੈ ਪਰੰਤੂ ਸਰਗਰਮੀ ਦੀ ਉੱਚ ਊਰਜਾ ਦੇ ਕਾਰਨ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਬਹੁਤ ਹੌਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਰਸਾਇਣਕ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਵਾਂਗ, ਸੋਖਣ ਅਕਸਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਣ ਨਾਲ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗੈਸ ਦੀ ਫਿਜ਼ੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਉੱਚ ਦਬਾਅ ਵੀ ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਲਈ ਅਨੁਕੂਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

(iii) ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ: ਭੌਤਿਕ ਸੋਖਣ ਵਾਂਗ, ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਵੀ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਸਤਹ ਖੇਤਰਫਲ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਨਾਲ ਵਧਦੀ ਹੈ।

(iv) ਸੋਖਣ ਦੀ ਐਨਥੈਲਪੀ: ਕੈਮੀਸੋਰਪਸ਼ਨ ਦੀ ਐਨਥੈਲਪੀ ਉੱਚ (80-240 kJ mol⁻¹) ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਸ ਵਿੱਚ ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨ ਬਣਨਾ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

5.1.4 ਸੋਖਣ ਆਈਸੋਥਰਮ

ਸਥਿਰ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਦਬਾਅ ਨਾਲ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਪਰਿਵਰਤਨ ਨੂੰ ਇੱਕ ਵਕਰ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜਿਸਨੂੰ ਸੋਖਣ ਆਈਸੋਥਰਮ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਫ੍ਰਾਈਂਡਲਿਚ ਸੋਖਣ ਆਈਸੋਥਰਮ: ਫ੍ਰਾਈਂਡਲਿਚ ਨੇ 1909 ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਖਾਸ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਠੋਸ ਸੋਰਬੈਂਟ ਦੇ ਇਕਾਈ ਪੁੰਜ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗੈਸ ਦੀ ਮ