المناهج

أنواع الامتزاز الكيميائي

الامتزاز هو ظاهرة سطحية , يتم تعريف الامتزاز على أنه ترسب الأنواع الجزيئية على السطح. تُعرف الأنواع الجزيئية التي يتم امتصاصها على السطح باسم (الامتصاص) و يُعرف السطح الذي يحدث فيه الامتزاز باسم (الممتزات). من الأمثلة الشائعة على الممتزات هي الطين, المعادن ,الغرويات.

أنواع الامتزاز

الامتزاز الكيميائي

الامتزاز الكيميائي يمكننا تمييزه من خلال مشاركة الروابط الكيميائية بين جزيئات الغاز وسطح الامتصاص بالإضافة إلى ذلك ، ينتج عنه طبقة غير جزيئية.

خصائص الامتزاز الكيميائي

  • العملية المحددة تعني أنها ستحدث فقط إذا كان هناك تكوين رابطة كيميائية بين الممتز والامتزاز.
  • إنها عملية طاردة للحرارة وتكون العملية مصحوبة بزيادة في درجة الحرارة.
  • يحدث ببطء عند درجة حرارة منخفضة ويحدث بمعدل أعلى مع زيادة الضغط.
  • يكون الامتصاص الكيميائي متناسبًا بشكل مباشر مع مساحة السطح وبالتالي يزداد مع زيادة مساحة السطح.
  • بما أن العملية تنطوي على تكوين رابطة كيميائية ، فإن المحتوى الحراري مرتفع.
  • يتطلب طاقة معينة من التنشيط.

الامتزاز الفيزيائي

الامتزاز الفيزيائي تتضمن هذه الظاهرة استخدام قوى فان دير وال الضعيفة التي يتم من خلالها امتصاص جزيئات الغاز على سطح صلب.

خصائص الامتزاز الفيزيائي

يمكن امتصاص أي غاز على السطح.

  • لوحظ أن الغازات شديدة السوائل تمتاز بشكل فيزيائي بقوة أكبر.
  • إنه قابل للعكس في طبيعته ويعتمد على الضغط وكذلك درجة الحرارة. زيادة الضغط تقلل من حجم الغاز وبالتالي تزيد من امتزاز جزيئات الغاز. على العكس من ذلك ، سيؤدي انخفاض الضغط إلى إزالة جزيئات الغاز من السطح الصلب.
  • نظرًا لأن عملية الامتزاز طاردة للحرارة ، فإن الامتزاز الفيزيائي يحدث بسهولة عند درجة حرارة منخفضة وينخفض مع زيادة درجة الحرارة (مبدأ Le-Chatelier).
  • لا يتطلب طاقة معينة للتنشيط.

آلية الامتزاز

إنها عملية طاردة للحرارة مما يعني أن الطاقة تتحرر خلال هذه العملية. تُعرف كمية الحرارة التي تتطور عندما يتم امتصاص مول واحد من الممتزات باسم المحتوى الحراري. يشير التغير في المحتوى الحراري إلى أنه سلبي ، والسبب هو أنه عندما يتم امتصاص الجزيئات الممتزة على السطح ، تصبح حرية حركة الجزيئات مقيّدة وينتج عن ذلك انخفاض في الإنتروبيا. عند درجة حرارة وضغط ثابتين ، يحدث الامتزاز بشكل تلقائي.

خصائص الامتصاص

تمتاز المواد الصلبة أيضًا عن المحلول . على سبيل المثال عندما يتم خلط محلول حمض الأسيتيك في الماء مع الفحم , يتم امتصاص بعض الحمض بواسطة الفحم.

خصائص الامتصاص الفيزيائي

  • ينخفض الامتزاز مع زيادة درجة الحرارة.
  • المزيد منمساحة السطح هو معدل الامتزاز.
  • يعتمد الامتزاز أيضًا على تركيز المذاب في المحلول.
  • يعتمد الامتزاز أيضًا على طبيعة الممتزات .

العوامل المؤثرة على الامتزاز

  • درجة الحرارة هي عامل مهم يؤثر على الامتزاز . يحدث الامتزاز بشكل أفضل في درجات الحرارة المنخفضة .
  • يزيد الامتزاز مع زيادة الضغط إلى حد معين حتى يتم الوصول إلى التشبّع . بعد التشبع لن يتحقق مزيد من الامتزازات بغض النظر عن الضغط المطبق.
  • العلاقة بين مدى الامتزاز و درجة الحرارة عند أي ضغط ثابت تسمى الامتزاز .Isobar
  • بما أن الامتزاز هو ظاهرة سطحية , فإن مساحة السطح ستزيد من معدل الامتزاز.
    يتم امتصاص الغازات المُسيّلة بسهولة.

تطبيقات عن الامتزاز

  • تعتمد أقنعة الغاز المستخدمة في مناجم الفحم على مبدأ الامتزاز. تستخدم أقنعة الغاز هذه لامتصاص الغازات السامة هذا يجعل الهواء نقي من أجل التنفس.
  • يمكن فصل الغازات النبيلة باستخدام الفحم كمادة ممتزّة.
  • يستخدم امتزاز الأدوية لقتل الجراثيم.
  • يعتمد التحليل الكروماتوجرافي على ظاهرة الامتزاز.
  • يلعب الامتزاز أيضًا دورًا مهمًا في صناعة الطلاء. يجب ألّا يحتوي على غازات مُذابة و إلّا فإن الطلاء لا يلتصق جيدًا بالسطح المراد طلاءه و بالتالي سيكون له قوة تغطية ضعيفة.
  • عملية التنظيف للصابون و المنظفات ناتجة أيضًا عن الامتزاز.

الامتزاز المادي

الامتزاز المادي ، أو الفسفور ، هو نوع من الامتزاز يحدث لمعظم الجسيمات الملامسة لسطح صلب أو سائل. على سبيل المثال تكثيف جزيئات الماء الملتصقة بكوب الماء. سيصنع الزجاج شديد البرودة مئات أو آلاف الطبقات من جزيئات الماء لأن كل طبقة جديدة من جزيئات الماء يمكن أن تلتصق بالطبقة السابقة.

ليس من الضروري لجزيئات الماء الواردة أن تجد بقعة على سطح الزجاج حتى تلتصق. الجزء العلوي من هذا الزجاج مفتوح للهواء وأكثر دفئًا قليلاً. ونتيجة لذلك ، يمكن لعدد أقل من جزيئات الماء أن تلتصق بالجزء العلوي من الزجاج.

إذا قمنا بتسخين الزجاج ، سنلاحظ تكاثف التكثيف لأن الانحلال يصبح أضعف حيث تهتز الذرات في الزجاج عند درجة حرارة أعلى. ونتيجة لذلك ، تحصل جزيئات الماء من حين لآخر على دفعة إضافية من الطاقة ما يكفي فقط لتحريرها من الجزيئات اللاصقة منها.

طبيعة المادة المازّة و الممتزّة

طبيعة المادة الممتزة إن عملية الامتزاز تتأثر بطبيعة المادة الممتزة من حيث خصائصها الفيزيائية، فيزداد الأمتزاز بزيادة الوزن الجزيئي وكذلك تتأثر بخصائصها الكيميائية من حيث وجود الجزيئات الفعالة في تركيب المادة الممتزة و من عدم وجودها، إذ إن السطح الماز يميل إلى امتزاز المكوّن الأكثر قطبية في المحلول كذلك تزداد سعة الأمتزاز بزيادة تركيز المادة الممتزة.

أما  من حيث تأثيرها على عملية الأمتزاز هو قطبية السطح إن إن الأسطح التي تتضمن جزيئات قطبية تميل إلى المكونات الأكثر قطبية في المحلول كما أن وفرة المسامات على السطح يرفع من كمية و انتقائية العملية . ومن جهة أخرى فإن زيادة المساحة السطحية للماز تؤدي إلى زيادة سعة الأمتزاز.

سعة الإمتزاز

تعرف سعة الامتزاز على أنها كمية المادة الممتزّة لكل وحدة كتلة أو حجم من المادة المازّة. وتعتمد سعة الامتزاز على تركيز المادة الممتزّة في السائل. تقدّر سعة الامتزاز عادة عند درجة حرارة ثابتة وتراكيز مختلفة من المادة الممتزة، وترسم البيانات العملية للامتزاز على شكل ايزوثيرم كمية المادة الممتزة مقابل التركيز عند درجة حرارة
ثابتة.

يمكن التعبير عن سعة الامتزاز بواسطة وسائل أخرى كـ الإيزوستير أو علاقة تماثل الضغط و التي يمكن الحصول عليها من رسم كمية المادة الممتزة كدّالة لدرجة الحرارة مقابل تراكيز أو ضغوط جزيئية معلومة. إن المساحة السطحية هي مصطلح نسبي يعبّر عن مقدار تغطية سطح المادة المازّة بواسطة المادة الممتزّة المعلومة و الكثافة و الأبعاد الجزئية.

الكربون النشط الحُبَيبي

ويستخدم هذا النوع لامتزاز المواد الغازية والأبخرة وينتج على شكل حُبيبات ليسهّل عملية مرور أو نفاذ الغازات خلال طبقاته وكذلك له القابلية على امتزاز الملوثات العضوية وغير العضوية الموجودة بتراكيز قليلة والذائبة في المحاليل المائية مثل النيتروجين والكبريت و المعادن الثقيلة المتخلفة في مياه الصرف الصحي ومياه الفضلات الصناعية.

ميزات الكربون النشط

  • يتميز بقدرته العالية لامتزاز الغازات والسموم الموجودة حوله ولذلك يُستخدم كدواء معالج لأمراض التسمم والغازات والمغص وأي مرض تنتشر فيه غازات سامة في الجهاز الهضمي.
  • يستخدم الفحم النشط في صناعة الكمامات وغيره من أدوات السلامة التي يستخدمها رجال الإطفاء والعاملين في مناجِم.
  •  يستخدم لتنقية المياه الملوثة ومياه الصرف الصحي للاستخدام للشرب وللزراعة وللصناعة.
  • ويستخدم أيضًا في قتل البكتيريا والروائح الكريهة.

والمعروف حاليًا أن الفحم النشط هو أفضل الممتزات وأكثرها استخدامًا في كافة المجالات.

السابق
ما هي اللبتونات
التالي
حل فيزياء 2 الفصل السابع الاهتزازات والموجات مقررات