Adsorbimento e Assorbimento a Confronto
L’adsorbimento consiste nell’accumulo di una sostanza su un’interfaccia specifica. Questo processo differisce dall’assorbimento, in cui il soluto penetra profondamente nella fase condensata per diversi nanometri. Nell’adsorbimento, la materia rimane invece sulla superficie.
Per descrivere questi fenomeni utilizziamo termini precisi. Chiamiamo adsorbente la sostanza sulla quale avviene il processo. Il materiale che deve essere adsorbito prende il nome di adsorpto o adsorptivo. Una volta che la sostanza si trova nello stato adsorbito, la definiamo adsorbato. Solitamente, le molecole adsorbite sulla superficie perdono parte della loro libertà di rotazione e vibrazione.
Dinamica tra Adsorbimento e Desorbimento
La quantità di materia che si deposita su un’interfaccia solido-gas dipende dalla pressione parziale delle molecole. Il processo non è statico ma dinamico. Mentre alcune molecole si legano alla superficie (adsorbimento), altre tornano alla fase gassosa. Quest’ultimo fenomeno prende il nome di desorbimento.
La quantità di equilibrio sulla superficie dipende direttamente dalle velocità di questi due processi opposti. Quando la velocità di adsorbimento eguaglia quella di desorbimento, il sistema raggiunge un equilibrio stabile. Esistono diversi modelli per descrivere questo stato, tra cui spicca quello di Langmuir.
La Costante di Langmuir ed Energia di Gibbs
Il modello di Langmuir considera il legame delle molecole ai siti superficiali come una vera e propria reazione chimica. Per questo equilibrio definiamo una costante specifica, detta costante di Langmuir ($k_{ad}$). Questa costante mette in relazione la pressione del gas con il numero di siti occupati sulla superficie.
A questa costante associamo l’energia libera di Gibbs standard di adsorbimento ($\Delta_{ad}G_{m}^{0}$). Questo valore ci indica quanto sia spontaneo il legame tra l’adsorpto e l’adsorbente. Se l’energia di Gibbs è negativa, il processo di adsorbimento avviene spontaneamente. Questi calcoli permettono di prevedere come varierà la copertura della superficie al variare della temperatura e della pressione del gas.
Questo è solo un breve riassunto di ogni argomento, definizione e dimostrazione presente nel file sottostante. Tutti gli argomenti trattati sono appunti delle lezioni di Chimica – fisica III (A.A. 2024/2025). Per la stesura di questi appunti è stato utilizzato anche il libro “Intermolecular and Surface Forces, di J.N. Israelachvili, Academic Press 1998”, “Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013”, “Physical Chemistry of Surfaces, 6th Edition, Arthur W. Adamson and Alice P. Gast; Wiley 1997″ e “Langmuir Blodgett films an introduction, Michael C. Petty; Cambridge university press 1996”.
