Adsorptionskinetikredit

som et eksempel på adsorption følger kemisorption adsorptionsprocessen. Det første trin er, at adsorbatpartiklen kommer i kontakt med overfladen. Partiklen skal fanges på overfladen ved ikke at have nok energi til at forlade gasoverfladepotentialet godt. Hvis det elastisk kolliderer med overfladen, vil det vende tilbage til bulkgassen. Hvis det mister nok momentum gennem en uelastisk kollision, så “stikker” den på overfladen og danner en forstadietilstand bundet til overfladen af svage kræfter, svarende til physisorption. Partiklen diffunderer på overfladen, indtil den finder en dyb kemisorptionspotentiale godt. Derefter reagerer det med overfladen eller blot desorberer efter tilstrækkelig energi og tid.

reaktionen med overfladen er afhængig af de involverede kemiske arter. Anvendelse af Gibbs energi ligning for reaktioner:

list G = list H-T List s {\displaystyle \Delta g=\Delta H-T\Delta s}

generel termodynamik siger, at for spontane reaktioner ved konstant temperatur og tryk skal ændringen i fri energi være negativ. Da en fri partikel er fastholdt til en overflade, og medmindre overfladeatomet er meget mobilt, sænkes entropi. Dette betyder, at entalpi-udtrykket skal være negativt, hvilket indebærer en eksoterm reaktion.

Physisorption gives som et Lennard-Jones-potentiale, og kemisorption gives som et Morse-potentiale. Der findes et crossover-punkt mellem physisorption og kemisorption, hvilket betyder et overførselspunkt. Det kan forekomme over eller under nul-energilinjen (med en forskel i Morse-potentialet, – en), der repræsenterer et aktiveringsenergibehov eller mangel på. De fleste enkle gasser på rene metaloverflader mangler aktiveringsenergibehovet.

Modelleringedit

til eksperimentelle opsætninger af kemisorption kvantificeres mængden af adsorption af et bestemt system med en klæbende sandsynlighedsværdi.

imidlertid er kemisorption meget vanskelig at teoretisere. En multidimensionel potentiel energioverflade (PES) afledt af effektiv medium teori bruges til at beskrive overfladens virkning på absorption, men kun visse dele af den bruges afhængigt af hvad der skal studeres. Et simpelt eksempel på en PES, som tager den samlede energi som en funktion af placering:

E ( { R i } ) = E e L ( { R i } ) + V ion-ion ( { r i } ) {\displaystyle E(\{R_{i}\})=E_{el}(\{R_{i}\})+V_{\tekst{ion-ion}}(\{R_{i}\})}

hvor E E L {\displaystyle E_{el}}

er energiens egenværdi Schr krosdinger ligning for de elektroniske frihedsgrader og v i o n − i o n {\displaystyle v_{ion-ion}}

er ioninteraktionerne. Dette udtryk er uden translationel energi, rotationsenergi, vibrationelle ophidselser og andre sådanne overvejelser. der findes flere modeller til at beskrive overfladereaktioner: Langmuir-Hinsheltræ-mekanismen, hvor begge reagerende arter adsorberes, og Eley–Rideal-mekanismen, hvor den ene adsorberes, og den anden reagerer med den.

reelle systemer har mange uregelmæssigheder, hvilket gør teoretiske beregninger vanskeligere:

• faste overflader er ikke nødvendigvis i ligevægt.
• de kan være forstyrret og uregelmæssig, defekter og sådan.fordeling af adsorptionsenergier og ulige adsorptionssteder.
• bindinger dannet mellem adsorbaterne.

sammenlignet med physisorption, hvor adsorbater simpelthen sidder på overfladen, kan adsorbaterne ændre overfladen sammen med dens struktur. Strukturen kan gå gennem afslapning, hvor de første par lag ændrer interplanære afstande uden at ændre overfladestrukturen eller rekonstruktion, hvor overfladestrukturen ændres. En direkte overgang fra physisorption til kemisorption er blevet observeret ved at binde et CO-molekyle til spidsen af et atomkraftmikroskop og måle dets interaktion med et enkelt jernatom.

for eksempel kan ilt danne meget stærke bindinger (~4 eV) med metaller, såsom Cu (110). Dette kommer med opdeling af overfladebindinger ved dannelse af overfladeadsorbatbindinger. En stor omstrukturering sker ved manglende række.

Dissociation chemisorptionEdit

et bestemt mærke af gasoverfladekemisorption er dissociationen af diatomiske gasmolekyler, såsom brint, ilt og nitrogen. En model, der bruges til at beskrive processen, er forløber-mægling. Det absorberede molekyle adsorberes på en overflade i en forløbertilstand. Molekylet diffunderer derefter over overfladen til kemisorptionsstederne. De bryder molekylærbindingen til fordel for nye bindinger til overfladen. Energien til at overvinde aktiveringspotentialet ved dissociation kommer normalt fra den translationelle energi og vibrationsenergi.

et eksempel er hydrogen-og kobbersystemet, som er blevet undersøgt mange gange. Det har en stor aktiveringsenergi af .35 – .85 eV. Den vibrationelle ophidselse af hydrogenmolekylet fremmer dissociation på lavindeksoverflader af kobber.