تفاوت بین جذب سطحی و جذب حجمی

مردم معمولا اصطلاح "جذب سطحی و "جذب حجمی" را به جای یکدیگر به کار می‏برند، که این کار اشتباه است. این دو اصطلاح دو پدیده‏ی کاملا متفاوت هستند. در این‏جا شما به صورت دقیق پدیده‏ی جذب حجمی را در مقابل جذب سطحی فرا می‏گیرید.
اصطلاح جذب توسط فیزیکدان آلمانی، هینریچ کایزر در سال 1881 ابداع شد. هنگامی که مولکول‏ها، یون‏ها یا اتم‏ها در فازهای جامد، مایع و گاز هستند، آن‏ها با نیروهای جاذبه‏ی بسیاری درگیر هستند، که باعث می‏شود این مولکول‏ها به فاز خود پایبند بمانند. این پدیده جذب نام دارد. جذب می‏تواند دو نوع باشد- جذب سطحی و جذب حجمی. این فرایندها یک نقش حیاتی را در شیمی و زیست‏ شناسی ایفا می‏کنند.
جذب سطحی پدیده‏ای بوده که در آن مولکول‏ها یا یون‏های یک جامد، مایع یا گاز به سطح اتم‏ها، یون‏ها یا مولکول‎ها می‏چسپد. مولکول‏هایی که به سطح می‏چسپند، جذب سطحی نامیده می‏شوند. به بیان ساده‏تر، می‏توان گفت که مولکول‏ها بر روی سطح یک ماده می‏نشینند.
جذب حجمی پدیده‏ای بوده که در آن اتم‏ها، یون‏ها یا مولکول‏های یک ماده وارد بخش عمده‏ای از جامد، مایع یا گاز می‏شوند. فازی که در آن مولکول‏ها جذب می‏شوند، جاذب حجمی نامیده می‏شود. در این‏جا، مولکول‏ها به حجمی از ماده وارد می‏شوند.

تعاریف

جذب سطحی به عنوان پایبندی اتم‏ها، یون‏ها یا مولکول‏ها بر روی سطح جامد، مایع یا گاز تعریف می‏گردد.
جذب حجمی می‏تواند به عنوان جذب اتم‏ها، یون‏ها یا مولکول‏ها به حجمی از فاز جامد، مایع یا گاز تعریف می‏گردد.
جذب سطحی می‏تواند بر روی سطح فازی که در تماس با مولکول است، اتفاق بیفتد. در حالی که در جذب حجمی، همچنان که مولکول ها درون فاز وارد و پراکنده می‏شوند، این پدیده در سراسر فاز رخ می‏دهد.

انواع جذب ها

دو نوع جذب سطحی وجود دارد:
جذب فیزیکی: در این نوع جذب تنها یک نیروی جاذبه بین جاذب و جذب شونده وجود دارد. در این‏جا، هر دوی گونه‏های مولکولی واکنش دهنده از نظر شیمیایی بدون تغییر می‏مانند.
جذب شیمیایی: در این نوع جذب، پیوندهای شیمیایی جدیدی وجو دارد که بین جاذب و جذب شونده ایجاد می شوند. در این جا، واکنش شیمیایی بین دو گونه‏ی مولکولی رخ می‏دهد.

دو نوع جذب حجمی وجود دارد:

جذب حجمی فیزیکی: در این نوع جذب، مولکول‏های جاذب و جذب شونده در تماس با همدیگر نیستند و از این رو، ماهیت شیمیایی مولکول‏ها به هم نمی‏ریزد.
جذب سطحی شیمیایی: در این نوع جذب، مولکول‏های جاذب و جذب شونده از نظر شیمیایی در تماس با همدیگر بوده و منجر به تشکیل محصولاتی می‏گردند که از نظر شیمیایی متمایز می‏باشند.

سرعت

سرعت جذب سطحی در آغاز بالا بوده و در نهایت به تعادل می‏رسد. همچنان که دما افزایش می‏یابد، سرعت جذب سطحی کاهش پیدا می‏کند.
سرعت جذب حجمی در سراسر این فرایند به میزان ثابتی باقی می‏ماند. سرعت جذب حجمی مستقل از دما می‏باشد.

مثال‏ها

جذب سطحی

کربن فعال یا زغال فعال یک فرم از زغال سنگ با منافذ بسیار ریز می‏باشد. این زغال سنگ یک سطح بسیار بزرگ دارد، که به عنوان یک جاذب سطحی مورد استفاده قرار گرفته و طیف وسیعی از کاربردها را نیز دارد. این ماده در تصفیه‏ی گازها و آب استفاده می‏شود. همچنین به عنوان یک فیلتر هوا در ماسک‏های گاز استفاده شده و در درمان مسمومیت در هنگام بلع مواد درون معده کاربرد دارد.
ژل سیلیکا یک خشک کننده‏ی با منافذ بسیار ریز و مساحت سطح زیاد می‏باشد. این ماده میل ترکیبی بسیار بالایی با آب دارد و به راحتی آب را جذب می‏کند. این ماده با محصولات مختلفی که ممکن است به دلیل وجود آب آسیب ببینند، مانند دستگاه‏های الکترونیکی و داروها ترکیب می گردند. این ماده به عنوان یک فاز ثابت در بسیاری از تکنیک‏های کرماتوگرافی استفاده می‏شوند. برخی مواقع در تصفیه‏ی آب استفاده شده و می‏تواند به عنوان یک افزودنی غذایی در غلظت های بسیار پایین، اضافه شود.
بسیاری از فلزات ریز مانند نیکل، پلاتین و پالادیوم معمولا به عنوان یک کاتالیزور در واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار می‏گیرند. گسترده‏ترین کاربرد این کاتالیزورها ممکن است در هیدروژناسیون روغن‏ها باشد. روغن‏ها، اسیدهای چرب اشباع نشده‏ای می‏باشند که توسط فرایند هیدروژناسیون به اسیدهای چرب اشباع شده تبدیل می‏گردند. این فرایند در تولید مارگارین و روغن ترد کننده‏ی شیرینی مورد استفاده قرار می‏گیرد.

جذب حجمی

جذب حجمی آب توسط یک اسفنج یا هر ماده‏ی جاذب دیگر مانند پنبه شایع‏ترین مثال می‏باشد.
هنگامی که دی اکسید کربن از طریق آب در فشار بالا عبور داده می شود، مقداری گاز در آب جذب حجمی می‏شوند. این پدیده می‏تواند در تولید آب گازدار برای نوشیدنی‏های گازدار مورد استفاده قرار گیرد.
مولکول‏های اکسیژن از هوا یا توسط گیاهان آبزی در آب انتشار می‏یابند. این اکسیژن در حالت محلول در آب باقی می‏ماند، که جذب حجمی می‏باشد. این پدیده از همه‏ی اشکال زندگی آبزیان موجود حمایت می‏کند.
جذب سطحی یک نقش حیاتی را در سیستم های بیولوژیکی ایفا می‏کند. این پدیده برای جذب مواد غذایی از غذای هضم شده توسط سلول‏های اپیتلیال که در دستگاه گوارش است، مورد نیاز می‏باشد. همچنین این پدیده برای جذب اکسیژن توسط سلول‏های اپیتلیال موجود در پوشش آلوئول ریه ها نیز مورد نیاز است.
در شیمی، آمونیاک می‏تواند در آب جذب گردد. این فرایند در حذف مولکول‏های آب از دیول‏ها و همچنین برای جداسازی هیدروکربن‏های با وزن مولکولی پایین از هیدروکربن‏های با وزن مولکولی بالا نیز مورد استفاده قرار می‏گیرد.
در تصفیه‏ی گاز طبیعی و دیگر مواد پتروشیمی، این گازها از طریق آلکان‏ها (الکل‏های حاوی آمین‏ها) عبور داده می‏شوند، به طوری که گازهایی مانند هیدروژن سولفید و دی اکسید کربن در آلکان‏ها جذب حجمی شده و حذف می‏گردند. این فرایند شیرین‏سازی گاز و حذف گاز اسید نامیده می‏شود.
اکسید آهن در حذف هیدروژن سولفید از گازهای زیستی مورد استفاده قرار می‏گیرد، در این‏جا، هیدروژن سولفید ابتدا درون آب جذب شده و سپس با آهن اکسید تیمار می‏گردد.
روند جذب نیازمند مساحت سطح بزرگ بوده و در طول این فرایند، حدود 1015 مولکول در هر سانتی متر مربع وجود دارند.