రసాయన శాస్త్రం - అధిశోషణ

అధిశోషణ అంటే ఏమిటి?#

అధిశోషణ అనేది వాయువు, ద్రవం లేదా కరిగిన ఘనపదార్థం నుండి పరమాణువులు, అయాన్లు లేదా అణువులు ఒక ఉపరితలంపై అంటిపెట్టుకోవడం. ఈ ప్రక్రియ అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలంపై అధిశోషితం యొక్క పొరను సృష్టిస్తుంది. అధిశోషణ ఒక ఉపరితల దృగ్విషయం, అయితే శోషణ ఒక స్థూల దృగ్విషయం.

అధిశోషణను ప్రభావితం చేసే కారకాలు

కింది కారకాలు అధిశోషణను ప్రభావితం చేస్తాయి:

• అధిశోషకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం: అధిశోషకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉంటే, అధిశోషితం ఎక్కువగా అధిశోషణ చెందుతుంది.
• ఉష్ణోగ్రత: ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటే, అధిశోషణ తక్కువగా జరుగుతుంది. ఎందుకంటే అధిశోషితం అణువుల యొక్క పెరిగిన ఉష్ణ శక్తి వాటిని అధిశోషకం ఉపరితలంపై అంటుకోవడానికి తక్కువ అవకాశం కల్పిస్తుంది.
• ఒత్తిడి: ఒత్తిడి ఎక్కువగా ఉంటే, అధిశోషణ ఎక్కువగా జరుగుతుంది. ఎందుకంటే పెరిగిన ఒత్తిడి అధిశోషితం అణువులను అధిశోషకం ఉపరితలానికి దగ్గరగా నెట్టివేస్తుంది, వాటిని అంటుకోవడానికి ఎక్కువ అవకాశం కల్పిస్తుంది.
• సాంద్రత: అధిశోషితం యొక్క సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటే, అధిశోషణ ఎక్కువగా జరుగుతుంది. ఎందుకంటే అధిశోషకం ఉపరితలంపై అంటుకోవడానికి ఎక్కువ అధిశోషితం అణువులు అందుబాటులో ఉంటాయి.

అధిశోషణ యొక్క అనువర్తనాలు

అధిశోషణకు విస్తృతమైన అనువర్తనాలు ఉన్నాయి, అవి:

• వాయు విభజన: వాయువులను ఒకదాని నుండి మరొకటి వేరు చేయడానికి అధిశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ను గాలి నుండి తొలగించడానికి యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ ఉపయోగించబడుతుంది.
• నీటి శుద్ధీకరణ: నీటి నుండి మలినాలను తొలగించడానికి అధిశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, నీటి నుండి సేంద్రియ కాలుష్య కారకాలను తొలగించడానికి యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఉత్ప్రేరకం: రసాయన ప్రతిచర్యలను వేగవంతం చేయడానికి అధిశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, కారు యొక్క కాటలిటిక్ కన్వర్టర్లో ప్లాటినం ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
• క్రోమాటోగ్రఫీ: పదార్థాల మిశ్రమాలను వేరు చేయడానికి అధిశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, రంజకాలను వేరు చేయడానికి పేపర్ క్రోమాటోగ్రఫీ ఉపయోగించబడుతుంది.

అధిశోషణ మరియు శోషణ మధ్య తేడా ఏమిటి#

అధిశోషణ

• అధిశోషణ అనేది ఒక పదార్థం (అధిశోషితం) యొక్క అణువులు లేదా పరమాణువులు మరొక పదార్థం (అధిశోషకం) యొక్క ఉపరితలంపై అంటిపెట్టుకోవడం.
• అధిశోషితం అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలంపై సన్నని పొరను ఏర్పరుస్తుంది.
• ఈ ప్రక్రియ వాన్ డెర్ వాల్స్ బలాలు, హైడ్రోజన్ బంధం మరియు విద్యుదాత్మక బలాలు వంటి భౌతిక బలాలచే నడపబడుతుంది.
• అధిశోషణ ఒక ఉపరితల దృగ్విషయం మరియు అధిశోషితం యొక్క అధిశోషకంలోకి చొచ్చుకుపోవడాన్ని కలిగి ఉండదు.

శోషణ

• శోషణ అనేది ఒక పదార్థం (శోషితం) యొక్క అణువులు లేదా పరమాణువులు మరొక పదార్థం (శోషకం) యొక్క ఘనపరిమాణం అంతటా శోషించబడి పంపిణీ చేయబడడం.
• శోషితం శోషకంలోకి చొచ్చుకుపోయి దానిలో ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడుతుంది.
• ఈ ప్రక్రియ సమయోజనీయ బంధం, అయానిక్ బంధం మరియు హైడ్రోజన్ బంధం వంటి రసాయన బలాలచే నడపబడుతుంది.
• శోషణ ఒక స్థూల దృగ్విషయం మరియు అధిశోషితం యొక్క శోషకంలోకి చొచ్చుకుపోవడాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

పోలిక పట్టిక

లక్షణం	అధిశోషణ	శోషణ
ప్రక్రియ	అధిశోషితం అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలంపై అంటిపెట్టుకుంటుంది	అధిశోషితం శోషకంలోకి చొచ్చుకుపోతుంది
నడిచే బలాలు	భౌతిక బలాలు	రసాయన బలాలు
స్థానం	ఉపరితల దృగ్విషయం	స్థూల దృగ్విషయం
ఉదాహరణలు	వాయువులను యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ అధిశోషించడం, నీటిని సిలికా జెల్ అధిశోషించడం	స్పాంజ్ ద్వారా నీటి శోషణ, హిమోగ్లోబిన్ ద్వారా ఆక్సిజన్ శోషణ

అధిశోషణ మరియు శోషణ రెండు ముఖ్యమైన ప్రక్రియలు, ఇవి వివిధ సహజ మరియు పారిశ్రామిక అనువర్తనాలలో సంభవిస్తాయి. ఈ రెండు ప్రక్రియల మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం అధిశోషకానికి సంబంధించి అధిశోషితం యొక్క స్థానం. అధిశోషణలో, అధిశోషితం అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలంపై సన్నని పొరను ఏర్పరుస్తుంది, అయితే శోషణలో, అధిశోషితం శోషకంలోకి చొచ్చుకుపోయి దానిలో ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడుతుంది.

విశోషణ#

విశోషణ అనేది ఒక పదార్థం ఒక ఉపరితలం నుండి విడుదలయ్యే ప్రక్రియ. ఇది అధిశోషణకు వ్యతిరేకం, ఇది ఒక పదార్థం ఆకర్షించబడి ఉపరితలంపై ఉంచబడే ప్రక్రియ. విశోషణ స్వయంచాలకంగా జరగవచ్చు లేదా వేడి, కాంతి లేదా రసాయన ప్రతిచర్యలు వంటి వివిధ కారకాల ద్వారా ప్రేరేపించబడవచ్చు.

విశోషణ రకాలు#

విశోషణకు రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి:

• భౌతిక విశోషణ ఉష్ణోగ్రత లేదా ఒత్తిడి వంటి భౌతిక పరిస్థితులలో మార్పు కారణంగా ఒక పదార్థం ఉపరితలం నుండి విడుదలయినప్పుడు సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, నీరు ఉపరితలం నుండి బాష్పీభవనం చెందినప్పుడు, అది భౌతిక విశోషణను అనుభవిస్తుంది.
• రసాయన విశోషణ రసాయన ప్రతిచర్య కారణంగా ఒక పదార్థం ఉపరితలం నుండి విడుదలయినప్పుడు సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఇనుముపై తుప్పు ఏర్పడినప్పుడు, ఇనుము ఆక్సైడ్ రసాయన ప్రతిచర్య ద్వారా ఇనుము యొక్క ఉపరితలం నుండి విడుదలవుతుంది.

విశోషణను ప్రభావితం చేసే కారకాలు#

విశోషణ రేటు అనేక కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది, అవి:

• ఉష్ణోగ్రత: ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటే, విశోషణ రేటు వేగవంతం అవుతుంది. ఎందుకంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతలు అణువుల గతి శక్తిని పెంచుతాయి, ఇది వాటిని ఉపరితలం నుండి తప్పించుకోవడానికి ఎక్కువ అవకాశం కల్పిస్తుంది.
• ఒత్తిడి: ఒత్తిడి ఎక్కువగా ఉంటే, విశోషణ రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే అధిక ఒత్తిడి అణువులకు ఉపరితలం నుండి తప్పించుకోవడం కష్టతరం చేస్తుంది.
• ఉపరితల వైశాల్యం: ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉంటే, విశోషణ రేటు వేగవంతం అవుతుంది. ఎందుకంటే పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం నుండి తప్పించుకోవడానికి ఎక్కువ అణువులు అందుబాటులో ఉంటాయి.
• రసాయన కూర్పు: ఉపరితలం మరియు విశోషణ చెందుతున్న పదార్థం యొక్క రసాయన కూర్పు కూడా విశోషణ రేటును ప్రభావితం చేయవచ్చు. ఉదాహరణకు, కొన్ని పదార్థాలు కొన్ని ఉపరితలాలకు ఇతరుల కంటే ఎక్కువగా ఆకర్షించబడతాయి.

విశోషణ యొక్క అనువర్తనాలు#

విశోషణకు అనేక అనువర్తనాలు ఉన్నాయి, అవి:

• ఎండబెట్టడం: పదార్థాల ఉపరితలాల నుండి నీటిని తొలగించడం ద్వారా వాటిని ఎండబెట్టడానికి విశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. పదార్థాన్ని వేడి చేయడం, వాక్యూమ్కు గురిచేయడం లేదా ఎండబెట్టే పదార్థాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా దీనిని చేయవచ్చు.
• దుర్వాసన తొలగించడం: దుర్వాసన కారకాలను తొలగించడం ద్వారా ఉపరితలాల నుండి దుర్వాసనలను తొలగించడానికి విశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. ఉపరితలాన్ని వేడి చేయడం, వాక్యూమ్కు గురిచేయడం లేదా దుర్వాసన నివారణ కారకాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా దీనిని చేయవచ్చు.
• శుభ్రపరచడం: ధూళి మరియు మురికిని తొలగించడం ద్వారా ఉపరితలాలను శుభ్రపరచడానికి విశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. ఉపరితలాన్ని వేడి చేయడం, వాక్యూమ్కు గురిచేయడం లేదా శుభ్రపరిచే కారకాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా దీనిని చేయవచ్చు.
• రీసైక్లింగ్: పదార్థాల ఉపరితలాల నుండి కాలుష్య కారకాలను తొలగించడం ద్వారా వాటిని రీసైకిల్ చేయడానికి విశోషణ ఉపయోగించబడుతుంది. పదార్థాన్ని వేడి చేయడం, వాక్యూమ్కు గురిచేయడం లేదా రసాయన కారకాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా దీనిని చేయవచ్చు.

విశోషణ అనేది వివిధ సహజ మరియు పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో సంభవించే ప్రాథమిక ప్రక్రియ. ఈ ప్రక్రియలను నియంత్రించడానికి మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి విశోషణను ప్రభావితం చేసే కారకాలను అర్థం చేసుకోవడం ముఖ్యం.

అధిశోషణ యాంత్రికం#

అధిశోషణ అనేది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయం, ఇది ఒక వాయువు లేదా ద్రవ ద్రావితం ఒక ఘన లేదా ద్రవ అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలంపై కూడుకుపోయినప్పుడు సంభవిస్తుంది. అధిశోషితం అణువులు అధిశోషకం ఉపరితలంపై వివిధ బలాల ద్వారా పట్టుకోబడతాయి, అవి:

• భౌతిక అధిశోషణ (ఫైసిసార్ప్షన్): ఈ రకమైన అధిశోషణ అధిశోషితం అణువులు మరియు అధిశోషకం ఉపరితలం మధ్య బలహీనమైన వాన్ డెర్ వాల్స్ బలాల వలన సంభవిస్తుంది. ఫైసిసార్ప్షన్ సాధారణంగా విలోమ ప్రక్రియ, మరియు అధిశోషణ చెందిన అధిశోషితం పరిమాణం ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ పెరుగుతుంది.
• రసాయన అధిశోషణ (కెమిసార్ప్షన్): ఈ రకమైన అధిశోషణ అధిశోషితం అణువులు మరియు అధిశోషకం ఉపరితలం మధ్య బలమైన రసాయన బంధాల వలన సంభవిస్తుంది. కెమిసార్ప్షన్ సాధారణంగా అవిలోమ ప్రక్రియ, మరియు అధిశోషణ చెందిన అధిశోషితం పరిమాణం ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ తగ్గుతుంది.

అధిశోషణను ప్రభావితం చేసే కారకాలు#

సంభవించే అధిశోషణ పరిమాణం అనేక కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అవి:

• అధిశోషకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం: అధిశోషకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉంటే, ఎక్కువ అధిశోషితం అణువులు అధిశోషణ చెందవచ్చు.
• ఉష్ణోగ్రత: ఉష్ణోగ్రత యొక్క ప్రభావం అధిశోషణ రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఫైసిసార్ప్షన్ ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ పెరుగుతుంది, అయితే కెమిసార్ప్షన్ ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ తగ్గుతుంది.
• అధిశోషితం యొక్క సాంద్రత: అధిశోషితం యొక్క సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటే, ఎక్కువ అధిశోషితం అణువులు అధిశోషణ చెందుతాయి.
• అధిశోషితం యొక్క ఒత్తిడి: అధిశోషితం యొక్క ఒత్తిడి ఎక్కువగా ఉంటే, ఎక్కువ అధిశోషితం అణువులు అధిశోషణ చెందుతాయి.

అధిశోషణ అనేది విస్తృతమైన అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్న ఉపరితల దృగ్విషయం. అధిశోషణ యాంత్రికాలను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, మేము నిర్దిష్ట అనువర్తనాల కోసం అధిశోషకాలను రూపకల్పన చేయవచ్చు మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు.

అధిశోషణ పరిమాణం మరియు రేట్లను ప్రభావితం చేసే కారకాలు#

అధిశోషణ అనేది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయం, ఇది వాయువు లేదా ద్రవం నుండి అణువులు లేదా అయాన్లు ఒక ఘన లేదా ద్రవం యొక్క ఉపరితలంపై కూడుకుపోయినప్పుడు సంభవిస్తుంది. అధిశోషణ పరిమాణం మరియు రేటు అనేక కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి, అవి:

1. అధిశోషకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం#

• అధిశోషకం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉంటే, ఎక్కువ అధిశోషణ స్థలాలు అందుబాటులో ఉంటాయి మరియు అధిశోషణ పరిమాణం ఎక్కువగా ఉంటుంది.
• ఉదాహరణకు, యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ చాలా ఎక్కువ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు వివిధ అనువర్తనాలలో అధిశోషకంగా సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

2. ఉష్ణోగ్రత#

• సాధారణంగా, అధిశోషణ పరిమాణం ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ తగ్గుతుంది.
• ఎందుకంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతలు అధిశోషితం అణువుల గతి శక్తిని పెంచుతాయి, వాటిని ఉపరితలంపై అధిశోషణ చెందడానికి తక్కువ అవకాశం కల్పిస్తాయి.

3. అధిశోషితం యొక్క సాంద్రత#

• వాయు లేదా ద్రవ దశలో అధిశోషితం యొక్క సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటే, అధిశోషణ పరిమాణం ఎక్కువగా ఉంటుంది.
• ఎందుకంటే ఉపరితలంపై అధిశోషణ చెందడానికి ఎక్కువ అధిశోషితం అణువులు అందుబాటులో ఉంటాయి.

4. అధిశోషకం మరియు అధిశోషితం యొక్క స్వభావం#

• అధిశోషణ పరిమాణం మరియు రేటు అధిశోషకం మరియు అధిశోషితం యొక్క రసాయన స్వభావంపై కూడా ఆధారపడి ఉంటాయి.
• ఉదాహరణకు, ధ్రువ అధిశోషకాలు ధ్రువ అధిశోషితాలను అధిశోషించే ధోరణి కలిగి ఉంటాయి, అయితే అధ్రువ అధిశోషకాలు అధ్రువ అధిశోషితాలను అధిశోషించే ధోరణి కలిగి ఉంటాయి.

5. ద్రావణం యొక్క pH#

• ద్రవ దశ నుండి అధిశోషణ విషయంలో, ద్రావణం యొక్క pH అధిశోషణ పరిమాణం మరియు రేటును ప్రభావితం చేయవచ్చు.
• ఉదాహరణకు, యాక్టివేటెడ్ కార్బన్పై లోహ అయాన్ల అధిశోషణ ద్రావణం యొక్క pH ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది.

6. ఇతర పదార్థాల ఉనికి#

• వాయు లేదా ద్రవ దశలో ఇతర పదార్థాల ఉనికి అధిశోషణ స్థలాల కోసం అధిశోషితంతో పోటీపడవచ్చు, అధిశోషణ పరిమాణాన్ని తగ్గించవచ్చు.
• ఉదాహరణకు, నీటిలో సేంద్రియ పదార్థం ఉనికి యాక్టివేటెడ్ కార్బన్పై లోహ అయాన్ల అధిశోషణను తగ్గించవచ్చు.

7. ద్రవ్యరాశి బదిలీ పరిమితులు#

• ద్రవ్యరాశి బదిలీ పరిమితులు కూడా అధిశోషణ రేటును ప్రభావితం చేయవచ్చు.
• వాయు లేదా ద్రవ దశ నుండి అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలానికి అధిశోషితం యొక్క ద్రవ్యరాశి బదిలీ రేటు నెమ్మదిగా ఉంటే, అధిశోషణ రేటు పరిమితం చేయబడుతుంది.

8. అధిశోషకం యొక్క రంధ్ర నిర్మాణం#

• అధిశోషకం యొక్క రంధ్ర నిర్మాణం కూడా అధిశోషణ పరిమాణం మరియు రేటును ప్రభావితం చేయవచ్చు.
• ఉదాహరణకు, అధిక పోరోసిటీ మరియు పెద్ద రంధ్ర పరిమాణం కలిగిన అధిశోషకాలు ఎక్కువ అధిశోషితం అణువులను