Dessorção - Desorption

A dessorção é um fenômeno pelo qual uma substância é liberada de ou através de uma superfície. O processo é o oposto da sorção (ou seja, adsorção ou absorção ). Isso ocorre em um sistema que está no estado de equilíbrio de sorção entre a fase a granel (fluido, isto é, gás ou solução líquida) e uma superfície de adsorção (sólido ou limite que separa dois fluidos). Quando a concentração (ou pressão) da substância na fase em massa é reduzida, parte da substância absorvida muda para o estado em massa. A capacidade de dessorção é denominada capacidade de dessorção .

Na química, especialmente na cromatografia , a dessorção é a capacidade de um produto químico se mover com a fase móvel. Quanto mais um produto químico é dessorvido, menos provável será que ele se adsorva, portanto, em vez de aderir à fase estacionária, o produto químico sobe com a frente do solvente.

Em químicas processos de separação , extracção também é referido como dessorção como um componente de uma corrente líquida move-se por transferência de massa numa fase de vapor através da interface líquido-vapor.

Após a adsorção, o produto químico adsorvido permanecerá no substrato quase indefinidamente, desde que a temperatura permaneça baixa. No entanto, conforme a temperatura aumenta, aumenta a probabilidade de dessorção. A equação geral para a taxa de dessorção é:

${\ displaystyle R = rN ^ {x}}$

onde é a constante de taxa de dessorção, é a concentração do material adsorvido e é a ordem cinética de dessorção. ${\ displaystyle r}$${\ displaystyle N}$${\ displaystyle x}$

Normalmente, a ordem da dessorção pode ser prevista pelo número de etapas elementares envolvidas:

A dessorção atômica ou molecular simples será tipicamente um processo de primeira ordem (isto é, uma molécula simples na superfície do substrato é dessorvida em uma forma gasosa).

Dessorção molecular recombinativa será geralmente um processo de segunda ordem (isto é, dois átomos de hidrogénio na superfície de s sorver e formar uma gasoso H ₂ molécula).

A constante de taxa pode ser expressa na forma ${\ displaystyle r}$

${\ displaystyle r = Ae ^ {{- E_ {a}} / {kT}}}$

onde está a "frequência de tentativa" (geralmente a letra grega ), a chance da molécula adsorvida superar sua barreira potencial de dessorção, é a energia de ativação da dessorção, é a constante de Boltzmann e é a temperatura. ${\ displaystyle A}$${\ displaystyle \ nu}$${\ displaystyle E_ {a}}$${\ displaystyle k}$${\ displaystyle T}$

Mecanismos de dessorção

Dependendo da natureza da ligação absorvente / adsorvente à superfície, há uma infinidade de mecanismos de dessorção. A ligação superficial de um sorvente pode ser clivada termicamente, por meio de reações químicas ou por radiação, todas as quais podem resultar na dessorção da espécie.

Dessorção térmica

Dessorção redutiva ou oxidativa

Em alguns casos, a molécula adsorvida é quimicamente ligada à superfície / material, proporcionando uma forte adesão e limitando a dessorção. Nesse caso, a dessorção requer uma reação química que rompe as ligações químicas . Uma maneira de fazer isso é aplicar uma voltagem à superfície, resultando na redução ou oxidação da molécula adsorvida (dependendo da polarização e das moléculas adsorvidas).

Em um exemplo típico de dessorção redutiva, uma monocamada automontada de alquiltióis em uma superfície de ouro pode ser removida aplicando uma polarização negativa à superfície, resultando na redução do grupo de cabeça de enxofre. A reação química para este processo seria:

${\ displaystyle RS-Au + e ^ {-} \ longrightarrow RS ^ {-} + Au}$

onde R é uma cadeia alquílica (por exemplo, CH ₃ ), S é o átomo de enxofre do grupo tiol, Au é um átomo de ouro na superfície e e ^- é um elétron fornecido por uma fonte de voltagem externa.

Outra aplicação para a dessorção redutiva / oxidativa é limpar o material de carbono ativo por meio da regeneração eletroquímica .

Dessorção estimulada por elétrons

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mostra os efeitos de um feixe de elétrons incidente em moléculas adsorvidas

A dessorção estimulada por elétrons ocorre como resultado de um feixe de elétrons incidente sobre uma superfície no vácuo, como é comum em física de partículas e processos industriais, como microscopia eletrônica de varredura (MEV). Na pressão atmosférica, as moléculas podem se ligar fracamente às superfícies no que é conhecido como adsorção . Essas moléculas podem formar monocamadas com uma densidade de 10 ¹⁵ átomos / (cm ² ) para uma superfície perfeitamente lisa. Uma monocamada ou várias podem se formar, dependendo das capacidades de ligação das moléculas. Se um feixe de elétrons incide sobre a superfície, ele fornece energia para quebrar as ligações da superfície com as moléculas na (s) monocamada (s) adsorvida (s), fazendo com que a pressão aumente no sistema.

Uma vez que uma molécula é dessorvida no volume de vácuo, ela é removida por meio do mecanismo de bombeamento do vácuo (a reabsorção é desprezível). Conseqüentemente, menos moléculas estão disponíveis para dessorção e um número crescente de elétrons são necessários para manter a dessorção constante.

Veja também

• Adsorção
• Capacidade de desorção
• Isoterma de sorção
• Quimissorção
• Isoterma de Gibbs
• Isoterma de sorção de umidade
• Equação de Langmuir

Referências