Adsorpiyon, bir substansın yüzeyinde bir
komponentin konsantrasyonunu artırmaktır. (Adsorpsiyon, absorpsiyondan farklı
bir prosestir; adsorbsiyon yüzey-bazlı, absorpsiyon ise malzemenin tüm hacmiyle
ilişkili proseslerdir. “Sorpsiyon” terimi bu iki kavramı da kapsar.) Yüzeyinde
adsorpsiyonun oluştuğu substansa adsorbent, absorplana ise adsorbat
denir.
Adsorbat molekülleri ve adsorbent arasındaki etkileşime bağlı olarak
adsorpsiyon prosesi iki grupta toplanır:
·
Fiziksel adsorpsiyon (zayıf etkileşim)
·
Kemisorpsiyon (kuvvetli etkileşim).
Adsorplayıcı ve adsorplanan ajan arasındaki zayıf etkileşimlerle
gerçekleşen fiziksel adsorpsiyonda (fizyosorpsiyon) van der Waalskuvvetleri
etkindir. Fiziksel adsorpsiyonda atomlar veya moleküllerin elektronik yapıları
değişmez, tipik bağlanma enerjileri 10-100 meV kadardır. Çoktabaka adsorpsiyon
fizyosorpsiyona tipik bir örnektir; aktivasyon bariyeri yoktur. Fizyosorpsiyon
oldukça düşük sıcaklıklarda gözlenebilir (oda sıcaklığında termal enerji kBT
25 meV dolayındadır). Düşük sıcaklıklarda metal yüzeylerde inert gaz
adsorpsiyonu fizyosorpsiyondur.
Kemisorpsiyon, adsorbat ve adsorbant arasında kimyasal bir bağın
oluştuğu adsorpsiyon tipidir. Kemisorpsiyon, yüksek kimyasal kimyasal
belirlilikleriyle karakterize edilir.
Kemisorpsiyon bağlanma enerjisi 1-10 eV’dur; yani, önemli miktarda ısı
çıkışı olur. Kemisorpsiyonda bir aktivasyon bariyeri bulunur, dolayısıyla
sıcaklık yükseldiğinde kemisorpsiyon hızlanır. Bazı durumlarda proses
geri-dönüşümsüz olabilir. Kemisorpsiyonda yüzeyin elektronik yapısı değişebilir
ve elektronik seviyelerde kimyasal kayma olur; bu durum ‘moleküler elektronik
spektroskopi’yle analizlenebilir. Kuvvetli etkileşim ve çeşitli etkileşim
tipleri kemisorpsiyonun, adsorbatların ve adsorbentlerin kimyasına bağlı olarak
farklı sistemler için çok farklı olmasına neden olur.
Farklı adsorpsiyon proseslerinin şematik
tanımlanması; (a) adsorpsiyonun başlangıcı, (b) fiyosorpsiyon koşulu, (c)
kemisorpsiyon koşulu
