Adsorción vs Absorción

La química de superficies se ocupa de los fenómenos que ocurren en las superficies o interfases. La interfaz o superficie se representa mediante un guión o una barra oblicua que separa las fases masivas. La interfase entre un sólido y un gas, por ejemplo, puede representarse como sólido gas o sólido/gas. No hay interfase entre los gases debido a su completa miscibilidad. 

En la química de superficies, las fases a granel encontradas pueden ser compuestos puros o soluciones. La interfaz suele tener un grosor de unas pocas moléculas, pero su área está determinada por el tamaño de las partículas de la fase a granel. Muchos fenómenos importantes ocurren en las interfases, incluyendo corrosión, procesos de electrodos, catálisis heterogénea, disolución y cristalización. Ambos procesos de sorción, adsorción y absorción, son procesos de sorción.

¿Qué es la adsorción?

La sustancia cuyas moléculas se adsorben en la superficie se denomina adsorbato en adsorción. El adsorbente es la sustancia sobre cuya superficie ocurre el proceso. Es un hecho superficial.

La adhesión de moléculas a la superficie de un sólido o líquido se conoce como adsorción . Las moléculas se acumulan solo en la superficie y no penetran en la masa del material adsorbente.

La adsorción tiene aplicaciones industriales como aire acondicionado, enfriadores de adsorción, resina sintética y purificación de agua. Debido a que no hay partes móviles en un enfriador de adsorción, es silencioso. La adsorción se utiliza en la industria farmacéutica para extender la exposición neurológica a fármacos o partes de fármacos específicos. La adsorción de moléculas en superficies de polímeros se usa en una variedad de aplicaciones, incluido el desarrollo de recubrimientos antiadherentes y dispositivos biomédicos.

Algunos términos básicos comúnmente utilizados en la adsorción son:

• Adsorbato: cualquier sustancia que se haya adsorbido en la superficie se denomina adsorbato. La transferencia de carga entre el adsorbato y el metal ocurre durante el proceso de adsorción, lo que resulta en un momento dipolar.
• Adsorbente: los adsorbentes son materiales insolubles con recubrimientos líquidos en sus superficies, como capilares y poros. Cuando un material, como una esponja, tiene la capacidad de contener una cantidad específica de líquido en pequeñas cámaras, se dice que es adsorbente. Los adsorbentes son esenciales en la absorción química, que ocurre cuando una sustancia específica queda atrapada en la superficie de un material.

Tipos de adsorción

La adsorción se clasifica en dos tipos según las fuerzas de interacción entre el adsorbato y el adsorbente.

1. Adsorción física:La adsorción física, también conocida como fisisorción, es un proceso exotérmico. Tiene una baja entalpía de adsorción. La fisisorción normalmente implica la acumulación de gas en una superficie sólida debido a fuerzas débiles conocidas como fuerzas de Van der Waals. Debido a que el adsorbente en la superficie dada no muestra ningún gas en particular, la fisisorción carece de especificidad. Es reversible en el sentido de que la fisisorción de un gas por un sólido puede ser revertida por la fisisorción de un gas por un sólido. La adsorción de gases como hidrógeno, nitrógeno y otros en la superficie de adsorbentes como el carbón vegetal es un ejemplo de fisisorción. El área superficial del adsorbente influye en la fisisorción. El grado de adsorción aumenta con el aumento del área superficial. Los metales finamente divididos y las sustancias porosas, por ejemplo, tienen una gran superficie. Como resultado, se consideran buenos adsorbentes. También depende de la composición del adsorbato.
2. Adsorción química:La adsorción química es otro nombre para la quimisorción. La adsorción ocurre en sustancias adsorbidas que se mantienen unidas por enlaces químicos en la quimisorción. La quimisorción tiene una alta especificidad, lo que significa que ocurre solo cuando existe un enlace químico entre el adsorbente y el adsorbato. La quimisorción es irreversible y prefiere la alta presión. La quimisorción tiene una alta entalpía de adsorción debido al enlace químico. A una temperatura más alta, la fisisorción de un gas adsorbido a una temperatura más baja se puede convertir en quimisorción. La quimisorción es proporcional al área superficial. La quimisorción aumenta a medida que aumenta el área superficial del adsorbente. La adsorción de hidrógeno, nitrógeno y otros gases en la superficie de adsorbentes como los catalizadores ferrosos a altas temperaturas es un ejemplo de quimisorción.

Mecanismo de adsorción

Es un proceso exotérmico, lo que significa que durante el mismo se libera energía. La entalpía es la cantidad de calor que se libera cuando un mol de adsorbato se adsorbe en un adsorbente. 

El cambio de entalpía se denota como negativo. La razón de esto es que cuando las moléculas de adsorbato se adsorben en la superficie, se restringe su libertad de movimiento, lo que resulta en una disminución de la entropía. La adsorción ocurre espontáneamente a temperatura y presión constantes.

Ejemplos de adsorción

La adsorción es, en esencia, un fenómeno superficial. Debido a que los sólidos, en particular los metales finamente divididos, tienen un área superficial grande, el carbón vegetal, el gel de sílice, el gel de alúmina, la arcilla, los coloides, los metales en estado finamente dividido, etc., actúan como buenos adsorbentes. Aquí están algunos ejemplos:

• Cuando se coloca un gas como O ₂ , H ₂ , CO, Cl ₂ , NH ₃ o SO ₂ en un recipiente cerrado que contiene carbón en polvo, la presión en el recipiente cerrado disminuye. Las moléculas de gas se congregan en la superficie del carbón vegetal, lo que implica que los gases se adsorben allí.
• Cuando se agrega carbón animal a una solución de un tinte orgánico, digamos azul de metileno, y se agita bien la solución, el filtrado se vuelve incoloro. Como resultado, las moléculas de colorante se acumulan en la superficie del carbón vegetal, es decir, se adsorben.
• Cuando se pasa una solución acuosa de azúcar en bruto sobre lechos de carbón animal, las sustancias colorantes son absorbidas por el carbón y la solución se vuelve incolora.
• A medida que las moléculas de agua se adsorben en la superficie del gel de sílice, el aire se seca en su presencia.

¿Qué es la Absorción?

En la absorción, las moléculas son absorbidas por la longitud y no por el aire. La adsorción se basa en la superficie donde se forma una película de adsorbato, mientras que la absorción incluye todo el volumen del agente absorbente. La absorción es el proceso por el cual una sustancia capta y transforma energía. El absorbente distribuye el material que capta por toda la estructura, mientras que el adsorbente sólo lo distribuye en la superficie. Cuando los átomos atraviesan o entran en un material voluminoso, esto se conoce como absorción. Las moléculas se disuelven completamente o se difunden en el absorbente durante la absorción, formando una solución. Una vez disueltas, las moléculas son difíciles de separar del absorbente.

La absorción es un efecto o mecanismo físico o químico que ocurre cuando los electrones, las moléculas o los iones se unen a una fase masiva: una sustancia sólida o líquida.

Los enfriadores de absorción para aplicaciones de enfriamiento de espacios, producción de hielo, almacenamiento en frío y enfriamiento de entrada de turbinas son aplicaciones comerciales comunes del ciclo de absorción. La absorción es una muy buena opción para los consumidores debido a su alta eficiencia, refrigerantes ecológicos, combustibles de combustión limpia y pocas piezas móviles que requieren mantenimiento. La absorción de un gas por un líquido se utiliza en la hidrogenación de aceites y la carbonatación de bebidas.

Tipos de absorción:

• Absorción física: un proceso no reactivo, como cuando el oxígeno del aire se disuelve en agua. El proceso está determinado por el líquido y el gas, así como por propiedades físicas como la solubilidad, la temperatura y la presión.
• Absorción química: La absorción química es un tipo de absorción en la que los productos químicos en un estado son absorbidos por productos químicos en otro estado (por ejemplo, gases absorbidos por un líquido o sólido).

Algunos términos básicos comúnmente utilizados en la absorción son:

• Absorbato: la sustancia que se absorbe se llama absorbato.
• Absorbente:   la sustancia que absorbe se llama absorbente.

Cuando usamos una toalla de papel para limpiar el agua dividida, el papel absorbe el agua, por lo que el papel es el absorbente y el agua es el absorbente.

Diferencia entre adsorción y absorción.

Absorción	Adsorción
Es la asimilación del sistema molecular a lo largo de la mayor parte del medio sólido o líquido.	Es la acumulación de especies moleculares en el fondo en lugar del líquido o sólido.
Es un fenómeno masivo.	Es un fenómeno superficial.
es un proceso endotermico	es un proceso exotermico
No se ve afectado por la temperatura.	Está influenciado por la baja temperatura.
Ocurre a un ritmo uniforme.	Aumenta constantemente y alcanza el equilibrio.
Es constante en todo el medio.	La concentración en el fondo del adsorbente es diferente a la del bulto.
Debido a la disponibilidad de espacio y la naturaleza de la partícula, las sustancias se absorben en un absorbente.	Las sustancias se adsorben sobre la superficie de un adsorbente porque el adsorbente contiene espacios vacíos que fomentan la adhesión de partículas a los espacios.
Los materiales absorbidos permanecen en el absorbente sin interactuar químicamente con él.	Los materiales adsorbidos se mantienen unidos al adsorbente por las fuerzas de Van der Wall o enlaces covalentes.
Según sus interacciones químicas con las fases, los materiales absorbentes se pueden separar en diferentes fases.	Los materiales adsorbidos se pueden separar pasando una nueva sustancia a través de la superficie del adsorbente y reemplazando el material previamente adsorbido.
La absorción es utilizada por una variedad de sistemas vivos y no vivos. Los sistemas vivos, como los organismos unicelulares, se basan en el fenómeno de absorción para obtener nutrientes y agua. La absorción se utiliza para el almacenamiento en frío en sistemas no vivos, como los refrigeradores.	La adsorción se utiliza en una variedad de sistemas vivos y no vivos. La adsorción es un fenómeno que utilizan los sistemas vivos, como los virus, para adherirse a bacterias u otros organismos. La cromatografía de adsorción, por ejemplo, utiliza el principio de adsorción para separar mezclas.

Ejemplos de preguntas 

Pregunta 1: ¿Qué es la desorción?

Responder:

La desorción es el proceso por el cual la sustancia adsorbida se elimina de la superficie del adsorbente.

Pregunta 2: ¿Qué son los procesos de sorción?

Responder:

La sorción es un proceso físico y químico que ocurre cuando una sustancia (típicamente un gas o líquido) se acumula dentro de otra fase o en el límite de fase de dos fases. Es lo opuesto a la desorción.

Pregunta 3: ¿Diferenciar entre adsorción y absorción?

Responder:

Los compuestos de adsorción se adhieren a la superficie de la molécula, mientras que las sustancias de absorción entran en la fase de volumen del líquido o del sólido.

Pregunta 4: ¿Cuáles son los diferentes tipos de absorción?

Responder:

Los dos tipos de procesos de absorción son la absorción física y la absorción química, dependiendo de si se produce una reacción química entre el soluto y el disolvente.

Pregunta 5: Entre los gases metano y dirust de azufre, ¿cuál gas se adsorbe más en el carbón y por qué?

Responder:

Como la temperatura crítica del dirust de azufre es más alta que la del metano, se adsorbe más.