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吸收 (化学)

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实验室吸收设备
1a:CO2进入
1b:H2O进入
2:H2O+CO2排出
3:吸收柱
4:填料

吸收(英语:Absorption)是一种化学物理现象,指一种物质原子分子离子进入另一种物质(气体液体固体材料)的过程。与吸附(adsorption)不同,吸收是指一种物质完全混合到另一种物质的体积当中,而吸附则是指物质附着于另一种物质的表面。[1][2]一个更通用的术语是吸着英语Sorption(sorption),涵盖了吸收、吸附和离子交换[3]

在许多重要的技术过程中,化学吸收代替了物理过程。例如,二氧化碳氢氧化钠吸收。这种酸碱过程不遵循能斯特分配定律英语Distribution law(参见溶解度)。

溶剂提取是这种效应的一个例子。无需化学反应即可将溶质从一种液相提取到另一种液相。稀有气体四氧化锇就是这种溶质的例子。[3]

吸收过程意味着物质捕获并转化能量。例如,看起来呈红色,因为它吸收蓝光。吸收剂将捕获的物质分布在整个体积中,而吸附剂只将其分布在表面上。[4]

IUPAC definition for absorption
https://doi.org/10.1351/goldbook.A00036.

方程

如果吸收过程并未伴随任何其他物理或化学过程,则通常遵循能斯特分配定律:

“当某种溶质与两种互不相溶的物质接触时,如果溶质与两种物质达到了平衡状态,那么溶质在两种物质中的浓度比率将是恒定的”:

常数KN的值取决于温度,称为分配系数。如果浓度不太大并且物质“x”在“1”或“2”两个相中的任何一个中都没有改变其形式,则该方程有效。如果这种分子经历缔合或离解,那么这个方程仍然描述了两个相中“x”之间的平衡,但仅限于相同的形式(所有剩余形式的浓度必须通过考虑所有其他平衡来计算)。[3]

在气体吸收的情况下,可以使用例如理想气体状态方程)来计算其浓度。或者,可以使用气体分压而不是浓度来进行计算。

吸收的种类

吸收是一个可能是化学(反应性)或物理(非反应性)的过程。

化学吸收

化学吸收或反应吸收是吸收物质和被吸收物质之间的化学反应。有时它与物理吸收相结合。这种类型的吸收取决于反应的化学计量及其反应物的浓度。它们可以在不同的单元中进行,具有广泛的相流类型和相互作用。在大多数情况下,反应吸收是在板式或填料柱中进行的。[5]

物理吸收

固体中的水

亲水性固体,包括许多生物来源的固体,可以轻松吸收水分。水和固体分子之间的极性相互作用有利于水分配到固体中,即使在相对较低的湿度下也可以显着吸收水蒸气。

回潮率

暴露在大气中的纤维(或其他亲水材料)即使触摸时感觉干燥,通常也会含有一些水。通过在烤箱中加热可以除去水分,从而导致重量明显减轻。如果将纤维放回暴露于大气的环境中,重量将逐渐恢复。这种效应在纺织工业中至关重要,其中水占材料重量的比例称为回潮率。[6]

参见

参考文献

  1. ^ What is Absorption? - Definition from Corrosionpedia. Corrosionpedia. [2023-09-10]. (原始内容存档于2023-06-02) (英语). 
  2. ^ What Is Absorption in Chemistry?. ThoughtCo. [2023-09-10]. (原始内容存档于2023-06-08) (英语). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 McMurry, John. Fundamentals of Organic Chemistry Fifth. Agnus McDonald. 2003: 409. ISBN 0-534-39573-2. 
  4. ^ General Chemistry Online: Glossary:. antoine.frostburg.edu. [2023-09-12]. (原始内容存档于2023-04-29). 
  5. ^ Leiviskä, Tiina; Gehör, Seppo; Eijärvi, Erkki; Sarpola, Arja; Tanskanen, Juha. Characteristics and potential applications of coarse clay fractions from Puolanka, Finland. Central European Journal of Engineering. 10 April 2012, 2 (2): 239–247. Bibcode:2012CEJE....2..239L. S2CID 137225536. doi:10.2478/s13531-011-0067-9可免费查阅. 
  6. ^ Moisture regain - CAMEO. cameo.mfa.org. [2018-09-25]. (原始内容存档于2018-09-25) (英语).