Adsorción química Vs adsorción física

Definición de adsorción

La adsorción es la adherencia de una partícula a una superficie. La adherencia puede ser permanente, pero normalmente se puede revertir, ya sea con productos químicos o simplemente calentando la superficie. La dificultad que tienen las partículas para salir de la superficie, o la desorción , depende de si la partícula está adsorbida físicamente o químicamente. Analicemos la diferencia entre adsorción física y química.

Adsorción física

La adsorción física, o fisisorción , es un tipo de adsorción que ocurre para la mayoría de las partículas en contacto con una superficie sólida o líquida. La condensación de las moléculas de agua que se adhieren a un vaso es un ejemplo. Un vidrio extremadamente frío acumulará cientos o miles de capas de moléculas de agua porque cada nueva capa de moléculas de agua puede adherirse a la capa anterior. No es necesario que las moléculas de agua entrantes “encuentren un punto” en la superficie del vidrio para pegarse.

Psisorción de la molécula de agua a un vaso de agua

La parte superior de este vaso está abierta al aire y ligeramente más cálida. Como resultado, se pueden adherir menos moléculas de agua (que no están dibujadas a escala) en la parte superior del vaso. Si vuelve a calentar el vidrio, notará que la condensación gotea porque la fisisorción se debilita a medida que los átomos en el vidrio se mueven a temperaturas más altas. Como resultado, las moléculas de agua ocasionalmente obtienen una sacudida adicional de energía, lo suficiente para liberarlas de sus vecinos pegajosos y derretir el vidrio. En otras palabras, las moléculas se desorben de la superficie. La desorción es lo opuesto a la adsorción.

Adsorción química

La adsorción química, o quimisorción , se caracteriza por interacciones químicas que pueden variar desde muy débiles hasta al menos 100 veces más fuertes que la fisisorción. En la adsorción química (como su nombre lo indica) hay algo de química involucrada. En otras palabras, se requiere la formación de enlaces químicos. Algunas moléculas pueden absorberse químicamente en una superficie determinada, pero otras no.

Debido a que la quimisorción es un proceso químico, a menudo hay una energía de activación asociada. Las moléculas a una temperatura dada tienen diferentes cantidades de energía a medida que giran alrededor de nuestro universo. De hecho, lo que entendemos por “temperatura” es la energía cinética promedio, o energía de movimiento, de una muestra de moléculas. Solo aquellas moléculas en una muestra con al menos la energía de activación pueden quimisorberse a una superficie, al igual que solo aquellas por encima de cierta altura pueden montar peligrosas montañas rusas en un parque de diversiones.

Como cualquier proceso químico, la quimisorción puede tardar mucho más que la fisisorción debido a esta barrera de energía de activación. Podríamos lanzar rápidamente miles de moléculas a una superficie con la esperanza de obtener de inmediato una capa quimisorbida en esa superficie, pero dependiendo del tipo de molécula y de la superficie involucradas, el proceso aún puede llevar mucho tiempo. En algunos casos, la tasa de quimisorción puede aumentarse aumentando la temperatura, mientras que el aumento de la temperatura normalmente dificulta la fisisorción.

Digamos que una molécula diatómica púrpura y blanca se adhiere a la superficie y luego se disocia y se forma un nuevo enlace químico entre el átomo blanco y la superficie. El átomo púrpura luego sale de la superficie, completando el proceso. Si se forma una capa quimisorbida en la superficie, normalmente eso es todo lo que puede quimisorbir. Sin embargo, moléculas adicionales dirigidas a la superficie pueden fisisorbirse a la capa existente.

Un proceso de quimisorción

Una última diferencia entre fisisorción y quimisorción es que, por lo general, la quimisorción no se puede revertir simplemente elevando la temperatura. Podemos eliminar una capa quimisorbida de moléculas con tratamientos químicos, frotando la superficie o con otros métodos, pero el calor por sí solo no suele ser suficiente. Cuando el vino se derrama sobre una alfombra, por ejemplo, es quimisorbido y sacarlo de esa alfombra es un verdadero dolor.

Resumen de la lección

La adsorción es la adherencia de una partícula a una superficie. Hay dos tipos. La fisisorción es el proceso mediante el cual las moléculas se adhieren a una superficie con una interacción relativamente débil, hasta 100 veces más débil que la quimisorción . La quimisorción es la adsorción por enlace químico. Mientras que la fisisorción generalmente se puede revertir agregando calor, la quimisorción no puede. Debido a que la quimisorción es un proceso químico, se deben crear nuevos enlaces químicos, lo que implica barreras de energía de activación y tiempo. En la quimisorción, solo la primera capa de moléculas puede adsorberse a una superficie porque es necesario que haya un enlace a la superficie misma, mientras que en la fisisorción, múltiples capas de moléculas pueden adsorberse a la superficie y luego entre sí.