Adsorpsjon kineticsEdit

som en forekomst av adsorpsjon, chemisorption følger adsorpsjon prosessen. Det første trinnet er at adsorbatpartikkelen kommer i kontakt med overflaten. Partikkelen må fanges på overflaten ved ikke å ha nok energi til å forlate gassoverflatepotensialbrønnen. Hvis den elastisk kolliderer med overflaten, vil den gå tilbake til bulkgassen. Hvis den mister nok momentum gjennom en uelastisk kollisjon, så «stikker den» på overflaten, og danner en forløperstat bundet til overflaten av svake krefter, som ligner fysisorpsjon. Partikkelen diffunderer på overflaten til den finner en dyp kjemisorpsjonspotensialbrønn. Så reagerer det med overflaten eller bare desorbs etter nok energi og tid.

reaksjonen med overflaten er avhengig av de kjemiske artene som er involvert. Bruk Av Gibbs energy equation for reaksjoner:

Δ G = Δ H − T Δ s {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta s}

generelle termodynamikk sier at for spontane reaksjoner ved konstant temperatur og trykk, bør endringen i fri energi være negativ. Siden en fri partikkel er festet til en overflate, og med mindre overflateatomet er svært mobilt, senkes entropi. Dette betyr at entalpi-termen må være negativ, noe som innebærer en eksoterm reaksjon.Physisorption er gitt Som Et Lennard-Jones potensial og chemisorption er gitt som Et Morse potensial. Det finnes et punkt av crossover mellom physisorption og chemisorption, betyr et overføringspunkt. Det kan forekomme over eller under nullenergilinjen (med en forskjell I Morse-potensialet, a), som representerer et aktiveringsenergibehov eller mangel på. De fleste enkle gasser på rene metalloverflater mangler aktiveringsenergibehovet.

ModelingEdit

for eksperimentelle oppsett av kjemisorpsjon, mengden av adsorpsjon av et bestemt system er kvantifisert ved en stikker sannsynlighetsverdi.

kjemisorption er imidlertid svært vanskelig å teoretisere. En flerdimensjonal potensiell energioverflate (pes) avledet fra effektiv mediumteori brukes til å beskrive effekten av overflaten på absorpsjon, men bare visse deler av den brukes avhengig av hva som skal studeres. Et enkelt eksempel PÅ EN PES, som tar summen av energien som en funksjon av plassering:

e ( { R i } ) = e e l ( { r i } ) + v ion-ion ( { r i } ) {\displaystyle e(\{R_{i}\})+V_ {\text{ion-ion}} (\{r_ {i}\})}

Hvor e e l {\displaystyle e_{el}}

Er egenverdien Av energien til schrö Ligning For de elektroniske frihetsgrader Og v i o n − i o n {\displaystyle v_ {ion-ion}}

er ion-interaksjonene. Dette uttrykket er uten translasjonell energi, rotasjonsenergi, vibrasjonseksitasjoner og andre slike hensyn. Det finnes flere modeller for å beskrive overflatereaksjoner: Langmuir-Hinshelwood-mekanismen der begge reagerende arter er adsorbert, Og Eley-Rideal-mekanismen der den ene er adsorbert og den andre reagerer med den.Reelle systemer har mange uregelmessigheter, noe som gjør teoretiske beregninger vanskeligere: Faste overflater er ikke nødvendigvis i likevekt.

De kan være forstyrret og uregelmessig, defekter og slikt.

Distribusjon av adsorpsjonsenergier og ulike adsorpsjonssteder.

Bindinger dannet mellom adsorbatene.

Sammenlignet med physisorption hvor adsorbater bare sitter på overflaten, kan adsorbatene forandre overflaten sammen med strukturen. Strukturen kan gå gjennom avslapping, hvor de første lagene endrer interplanære avstander uten å endre overflatestrukturen, eller rekonstruksjon der overflatestrukturen endres. En direkte overgang fra physisorption til chemisorption har blitt observert ved å feste EN CO molekyl til tuppen av en atomic force mikroskop og måle dens interaksjon med en enkelt jernatom.for eksempel kan oksygen danne svært sterke bindinger (~4 eV) med metaller, Som Cu(110). Dette kommer med å bryte fra hverandre av overflatebindinger i forming overflate-adsorbatbindinger. En stor restrukturering skjer ved manglende rad.

Dissosiasjon chemisorptioned

et spesielt merke av gass-overflate chemisorption er dissosiasjon av diatomiske gassmolekyler, slik som hydrogen, oksygen og nitrogen. En modell som brukes til å beskrive prosessen er forløper-mekling. Det absorberte molekylet adsorberes på en overflate i en forløperstilstand. Molekylet diffunderer deretter over overflaten til kjemisorpsjonsstedene. De bryter molekylbindingen til fordel for nye bindinger til overflaten. Energien til å overvinne aktiveringspotensialet for dissosiasjon kommer vanligvis fra translasjonell energi og vibrasjonsenergi.et eksempel er hydrogen-og kobbersystemet, et som har blitt studert mange ganger over. Den har en stor aktiveringsenergi av .35 – .85 eV. Den vibrasjonelle eksitasjonen av hydrogenmolekylet fremmer dissosiasjon på lavindeksoverflater av kobber.