Soğurum, hem soğurma (absorplama), hem de yüze tutunma (adsorplama) olaylarını içeren genel bir terimdir. Karmaşıklığı ve kullanıldığı çeşitli yararlı alanlar açısından çok önemli olan soğurumun uygulama alanları arasında, hava kirliliğinin denetimi, kurutma işlemleri ve çözücülerin ayrılması işleri sayılabilir. Yiyeceklerin, suyun ve içeceklerin temizlenmesi, renklerinin giderilmesi, yüze tutunma olayına dayanır. Birçok KATALİZÖR'ün etkisi de, soğurum olayıyla yakından ilgilidir.
Yüze tutunma: Bir gazın katı bir yüzeye tutunması iki biçimde gerçekleşebilir: Kimyasal tutunma; fiziksel tutunma. Fiziksel tutunmada, moleküllerin yüze tutunmasını sağlayan kuvvetlere «Van der Waals kuvvetleri» (bağları) denir. Bu olgu, yoğuşma olgusuna çok benzer. Dolayısıyle, kolay sıvılaşabilen gazlar ya da buharlar, en kolay yüze tutunabilenlerdir. Fiziksel tutunma, hızlı ve tersinir bir süreçtir. Yani, kimyasal değişikliklere gerek kalmadan gaz, yüzeyden ayrılabilir. Tutulmuş olan gaz miktarı ölçülerek, tutucunun (ya da katalizörün) yüzey alanı bulunabilir.
Kimyasal tutunmada, güçlü kimyasal bağlar söz konusudur. Kimyasal tutunmanın hızı, sıcaklığın yükseltilmesiyle artırılabilir. Kimyasal tutunma genellikle tersinir değildir, yani tutunmuş moleküller kolayca yerlerinden ayrılamazlar ve kimyasal değişmelere uğrayabilirler. Bir katı katalizörle hızlandırılmış tepkimede zorunlu bir adım, tepkimeye giren bir ya da daha çok maddenin katalizörün yüzeyine tutunmasıdır. Son yıllarda, yeni tekniklerin geliştirilmesiyle, kimyasal olarak yüze tutunmuş olan moleküllerin durumları konusundaki bilgiler de genişletilmiştir. Sözgelimi, LEED (düşük enerjili elektron kırınması) yöntemi ya da kızılaltı TAYFÖLÇÜMÜ gibi yöntemler bunlardan bazılarıdır.
Soğurma: Bir katı ya da sıvının yüzeyine tutunmuş olan madde, o katı ya da sıvının içinde çözünerek ya da yeni bir kimyasal bileşik oluşturmak için onunla birleşerek, iç kesimlerde soğurulur. Paladyum (Bk. PLATİN GRUBU METALLERİ), metaller arasında büyük miktarda hidrojen soğurma özelliğiyle ilgi çekicidir. Soğurulmuş olan hidrojen atomlarının paladyum atomlarına oranı 3/5'e ulaşıncaya kadar soğurma sürer. Arı hidrojen elde etme yöntemlerinden biri, paladyum borularından hidrojen geçirmektir. Böylece, yalnızca istenmeyen moleküller geriye kalır. Kimya endüstrisinde çok sık kullanılan 'gazsıvı soğurma yönteminde, gaz, uygun bir sıvıdan geçirilir; böylece bir tepkime başlatılıp, yabancı maddeler temizlenir.
Soğurucu maddeler: Etkinleştirilmiş karbonların bir gramında, 1 000 nr'lik yüzey alanı bulunabilir. Söz konusu karbonların etkili soğurucular olması, yüzey alanlarının genişliğine bağlıdır. Her karbon taneciğinin içine işlemiş gözenekler vardır ve bu gözeneklerin çeperleri çok geniş bir iç yüzey sağlar. Etkinleştirilmiş karbon hazırlamak için, doğal olarak bulunan turba, odun, hindistancevizi kabuğu gibi maddeler önce kömürleştirilir, sonra 900 1 000°C'ta buharla tepkimeye sokularak gözenekli yapı geliştirilir. Soğurucu maddeler gözenek çaplarına göre sınıflandırılır. Makroporda (büyük gözenekliler) çaplar 200 angströmün üstündedir; ara gözeneklilerde 20200 angström arasındadır; ratTcroporlardaysa (küçük gözenekliler) gözenek çapları 20 angströmün altındadır (bir angström milimetrenin 10 milyonda birine eşit bir uzunluk ölçü birimidir). Değişik kullanımlar için çeşitli soğurucu özelliklerde etkinleştirilmiş karbon elde etmek, uygun hammaddelerle ve etkinleştirme işlemleriyle sağlanabilir. Etkinleştirilmiş karbonlar su ya da hava içindeki yabancı maddelerin soğurulması, şeker çözeltisinin arıtılması, yiyecek renklerinin açılması gibi birçok işte yaygın olarak kullanılır.
Silikajel, kurutucu olarak kullanılan sert, camsı bir maddedir («jel» yalnızca üretimin bir aşamasındaki durumunu anlatır). Çok gözenekli yapısı nedeniyle, kendi ağırlığının % 40'ı kadar su buharı tutabilir. Başka bazı katı soğurucul'ar (sözgelimi kalsiyum klorür), suyu bileşikler oluşturarak alırlar.
Doğal ya da yapay zoolitlerin en önemli özelliği molekül düzeyinde elek işlevi görmeleridir; molekülleri boy ve şekillerine göre ayırırlar. Yaklaşık elli yıl önce suyu kısmen alınmış çabasitm (bir alüminyum silikat), küçük molekülleri tutup, daha büyük olanları geçirdiği görülmüş ve çabasit gözenekleri çaplarının 5 angströmden küçük olduğu sonucuna varılmıştır. Bu gözenekler, atomların billur kafes yapısı nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Gaz molekülleri, gözenek sistemine girmekte, daha küçük olanları, aralıklardan geçtikten sonra bazı boşluklarda tutulmaktadır.
Kalsiyum ve magnezyum içeren sert sular, çaydanlıklarda ve su iborularında taş bağlanmasına neden olur ve sabunla .yıkandığında gri bir çökelti oluşur. İyon değiştirici reçineler, yüzeydeki iyon etkili bölgelerde sert kalsiyum ve magnezyum iyonlarını alıp, yerine yumuşak sodyum iyonları koyduklarından, suyun yumuşatılmasında kullanılır. Reçinenin suyu yumuşatma özelliği azaldığında, sofra tuzu çözeltisiyle yenilenip, yüzeyi sodyum iyonlarıyla doldurulur.
Kimyasal ve biyolojik işlemlerde sık sık, bir karışımın içindeki maddeleri ayırmak gerekir. Bu amaçla katı soğurucuların, bazı maddeleri çok, bazılarını da az soğurma özelliğinden yararlanılır. 1906'da Rus biyologu Tswet, toz haline getirilmiş tebeşirle dolu bir cam tüpe bitki pigmentleri çözeltisi döktü, sonra bunu petrol eteriyle yıkadı. Biri yeşil klorofil olan bir dizi yatay bant oluşmaya başladı. Tebeşir tarafından az soğurulan pigmentler hızla aşağı inerken, çok soğurulan pigmentler geride kaldı. Zamanla KROMATOGRAFİ'nin başka türleri de geliştirildi (günümüzde gazlar ile sıvıların çözümlenmesinde ve ayrılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır).
Etkin bir katalizörde genellikle geniş bir yüzey aranır. Çünkü tepkimeye giren bir ya da daha çok madde, katalizörün yüzeyine kimyasal olarak tutunur. Katalizör olarak kullanılan bazı etkin maddeler, yüksek kararlılıkta yüzeylerle hazırlanamazlar ya da çok pahalı olabilirler. Sözgelimi platin, çok küçük miktarlarda kullanılabilir. Bu sorunların çözümü, katalizör olan maddeyi gözenekli bir katı maddenin yüzeyine dağıtmaktır. Katı madde olarak, alümina ya da odun kömürü kullanılabilir.


Kaynak:4-cilt:6

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »