Isoterme di adsorbimento: concetto, tipi, esempi

Le isoterme di adsorbimento sono uno strumento fondamentale per comprendere i processi di adsorbimento dei gas e dei liquidi su superfici solide. Queste isoterme descrivono la relazione tra la quantità di adsorbente (gas o liquido) adsorbita sulla superficie e la pressione o la concentrazione dell’adsorbato nel sistema. Esistono diversi tipi di isoterme di adsorbimento, come quella di Langmuir, di Freundlich, di BET e di Dubinin-Radushkevich. Ogni tipo di isoterma è adatto a descrivere un diverso tipo di adsorbimento, ad esempio l’adsorbimento fisico o quello chimico. Gli esempi di utilizzo delle isoterme di adsorbimento sono molteplici, dalla purificazione dell’acqua all’estrazione di composti organici da soluzioni liquide.

Adsorbimento: definizione e funzionamento

L’adsorbimento è un processo fisico-chimico in cui una sostanza, chiamata adsorbato, si lega sulla superficie di un’altra sostanza, chiamata adsorbente. Questo legame è di natura superficiale e non coinvolge una reazione chimica tra le due sostanze.

L’adsorbimento è un fenomeno che si verifica in molte situazioni, ad esempio quando un gas si dissolve in un liquido o quando una sostanza si deposita sulla superficie di un solido. L’adsorbimento è influenzato da diversi fattori, tra cui la temperatura, la pressione e la composizione delle sostanze coinvolte.

Per descrivere l’adsorbimento si utilizza l’isoterma di adsorbimento, che rappresenta la quantità di adsorbato che si lega sulla superficie dell’adsorbente in funzione della sua concentrazione o della sua pressione.

Tipi di isoterme di adsorbimento

Esistono diversi tipi di isoterme di adsorbimento, che dipendono dalle caratteristiche dell’adsorbente e dell’adsorbato. Tra le isoterme più comuni troviamo:

  • Isoterma di Langmuir: descrive l’adsorbimento di un adsorbato su una superficie adsorbente uniforme e omogenea.
  • Isoterma di Freundlich: descrive l’adsorbimento di un adsorbato su una superficie adsorbente non uniforme e eterogenea.
  • Isoterma di BET: descrive l’adsorbimento di un adsorbato su una superficie adsorbente formata da più strati di adsorbenti.
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Esempi di adsorbimento

L’adsorbimento è un fenomeno molto comune nella vita di tutti i giorni. Ad esempio, l’adsorbimento del carbone attivo è utilizzato per purificare l’acqua potabile da sostanze organiche e inorganiche. Inoltre, l’adsorbimento del gas carbonico sulla superficie del carbone attivo viene utilizzato per la produzione di bevande gassate.

Anche i processi di separazione in chimica e in ingegneria chimica sono spesso basati sull’adsorbimento. Ad esempio, l’adsorbimento viene utilizzato per separare i componenti di una miscela di gas, come nell’estrazione del metano dal biogas o nell’eliminazione dell’anidride carbonica dai gas di scarico delle centrali termoelettriche.

La conoscenza delle isoterme di adsorbimento e dei fattori che influenzano l’adsorbimento è essenziale per la progettazione di processi di separazione e di purificazione delle sostanze.

Adsorbimento vs assorbimento: la differenza spiegata

Quando si parla di adsorbimento e assorbimento, spesso si fa confusione tra i due termini, che vengono utilizzati in modo intercambiabile. Tuttavia, non si tratta di sinonimi: l’adsorbimento e l’assorbimento sono processi differenti che riguardano la relazione tra una sostanza e un’altra.

Adsorbimento: concetto e tipologie

L’adsorbimento è un fenomeno che avviene quando una sostanza solida o liquida, detta adsorbente, viene a contatto con un gas o un liquido, detto adsorbato, e le molecole dell’adsorbato si accumulano sulla superficie dell’adsorbente. In altre parole, l’adsorbimento consiste nell’attrazione fisica e chimica di una sostanza su un’altra superficie.

I tipi di adsorbimento si distinguono in base alla natura dell’adsorbente e dell’adsorbato:

  • Adsorbimento fisico: le molecole dell’adsorbato aderiscono alla superficie dell’adsorbente per forze di van der Waals. Non c’è una reazione chimica tra le due sostanze. L’adsorbimento fisico è reversibile e dipende dalla temperatura e dalla pressione.
  • Adsorbimento chimico: le molecole dell’adsorbato si legano chimicamente alla superficie dell’adsorbente, a causa di una reazione chimica tra le due sostanze. L’adsorbimento chimico è irreversibile e dipende dalla natura delle sostanze coinvolte.
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Isoterme di adsorbimento: concetto ed esempi

Per studiare l’adsorbimento, si utilizzano le cosiddette isoterme di adsorbimento, che rappresentano la quantità di adsorbato che si accumula sulla superficie dell’adsorbente in funzione della pressione o della concentrazione dell’adsorbato nel gas o nel liquido.

Un esempio di isoterma di adsorbimento è la curva di Langmuir, che descrive l’adsorbimento fisico di un gas su una superficie solida. La curva di Langmuir è una curva a forma di S, che indica che l’adsorbimento avviene in modo progressivo, fino a raggiungere un punto di saturazione, in cui la superficie dell’adsorbente è completamente coperta dalle molecole dell’adsorbato.

Un altro esempio di isoterma di adsorbimento è la curva di Freundlich, che descrive l’adsorbimento chimico di un liquido su una superficie solida. La curva di Freundlich è una curva a forma di parabola, che indica che l’adsorbimento avviene in modo non lineare, fino a raggiungere una fase di equilibrio.

Assorbimento: concetto ed esempi

L’assorbimento, invece, è un fenomeno che avviene quando una sostanza liquida o gassosa viene assorbita o assorbita in un’altra sostanza solida o liquida. In altre parole, l’assorbimento consiste nel passaggio di una sostanza all’interno di un’altra sostanza, attraverso una membrana o una superficie.

Un esempio di assorbimento è l’assorbimento dei nutrienti da parte delle piante, che avviene attraverso le radici, grazie alla presenza di membrane semipermeabili che permettono il passaggio delle molecole di acqua e dei nutrienti necessari alla crescita delle piante.

L’adsorbimento si riferisce all’accumulo di una sostanza su una superficie solida o liquida, mentre l’assorbimento si riferisce al passaggio di una sostanza all’interno di un’altra sostanza solida o liquida.