نیروی جذب سطحی (Adsorption Force)، در فیزیک (Physics)
انواع نیروها (Force)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
نیروی جذب سطحی (Adsorption Force) :
نیروی جذب سطحی به نیروهایی اطلاق می شود که باعث می شوند اتم ها، یون ها یا مولکول ها (جذب شونده، Adsorbate) به سطح یک ماده جامد یا مایع (جاذب، Adsorbent) بچسبند. این پدیده در شیمی سطح، کاتالیز، و علوم مواد نقش اساسی دارد. نیروهای جذب سطحی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: جذب فیزیکی (Physisorption) و جذب شیمیایی (Chemisorption).
جذب فیزیکی (Physisorption) ناشی از نیروهای واندروالسی ضعیف (Van der Waals Forces) است. در این نوع جذب، مولکول جذب شونده هویت شیمیایی خود را حفظ می کند و پیوند شیمیایی قوی تشکیل نمی شود. انرژی این برهم کنش کم است (در حد
\[ 10-100 \, meV \]) و فرآیند برگشت پذیر است. نیروی واندروالس حاکم بر این پدیده را می توان با پتانسیل لنارد-جونز (Lennard-Jones Potential) توصیف کرد.
جذب شیمیایی (Chemisorption) بسیار قوی تر است و شامل تشکیل یک پیوند شیمیایی واقعی (اغلب پیوند کووالانسی) بین جذب شونده و سطح می شود. در این حالت، مولکول جذب شونده ممکن است تفکیک شده یا ساختار الکترونی آن به شدت تغییر کند. انرژی این برهم کنش می تواند در حد
\[ 1-10 \, eV \]باشد. نیروی جذب شیمیایی ناشی از همپوشانی اربیتال های مولکولی و تبادل الکترون بین جذب شونده و اتم های سطح است.
این نیروها اساس عملکرد کاتالیست های ناهمگن (Heterogeneous Catalysts) هستند. برای مثال، در مبدل کاتالیستی خودروها، مولکول های سمی مانند
\[ CO \]و
\[ NO_x \]روی سطح فلزات گرانبها (مانند پلاتین) جذب شده، واکنش داده و به محصولات بی ضرر تبدیل می شوند. نیروی جذب سطحی همچنین در ساخت سنسورهای گازی، پیل های سوختی، و فرآیندهای جداسازی مانند کروماتوگرافی نقش کلیدی دارد.
