adsorção cinética edit

como caso de adsorção, a quimisorção segue o processo de adsorção. O primeiro estágio é para a partícula adsorvida entrar em contato com a superfície. A partícula precisa ser presa na superfície por não possuir energia suficiente para deixar o potencial da superfície de gás bem. Se colidir elasticamente com a superfície, então retornará ao gás a granel. Se perder impulso suficiente através de uma colisão inelástica, então ele “adere” à superfície, formando um estado precursor ligado à superfície por forças fracas, semelhante à fisisorção. A partícula difunde-se na superfície até encontrar um poço de potencial de quimisorção profundo. Em seguida, reage com a superfície ou simplesmente desorba após energia e tempo suficientes.a reacção com a superfície depende das espécies químicas envolvidas. Aplicar a equação de energia de Gibbs para reações:

∆ G = ∆ H − T ∆ S {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S}

Geral termodinâmica afirma que, para reações espontâneas constantes de temperatura e pressão, a variação de energia livre deve ser negativo. Uma vez que uma partícula livre é retida a uma superfície, e a menos que o átomo de superfície seja altamente móvel, a entropia é baixada. Isto significa que o termo entalpia deve ser negativo, implicando uma reação exotérmica.

Physisorption is given as a Lennard-Jones potential and chemisorption is given as a Morse potential. Existe um ponto de cruzamento entre a physisorption e a chemisorption, o que significa um ponto de transferência. Pode ocorrer acima ou abaixo da linha de energia zero (com uma diferença no potencial de Morse, a), representando uma necessidade de energia de ativação ou falta de. A maioria dos gases simples em superfícies metálicas limpas não tem a necessidade de energia de ativação.

ModelingEdit

para configurações experimentais de quimisorção, a quantidade de adsorção de um determinado sistema é quantificada por um valor de probabilidade de aderência.

no entanto, a quimisorção é muito difícil de teorizar. Uma superfície de energia potencial multidimensional (PES) derivada da teoria média efetiva é usada para descrever o efeito da superfície na absorção, mas apenas algumas partes dela são usadas dependendo do que deve ser estudado. Um exemplo simples de um PES, que toma o total da energia em função da localização:

E ( { i } ) = E E l ( { i } ) + V íon-íon ( { i } ) {\displaystyle E(\{R_{i}\})=E_{el}(\{R_{i}\})+V_{\text{íon-íon}}(\{R_{i}\})}

, onde E E l {\displaystyle E_{el}}

é a energia eigenvalue da equação de Schrödinger para o eletrônico graus de liberdade e V i s n i o n {\displaystyle V_{íon-íon}}

é o íon medicamentosas. Esta expressão é sem energia translacional, energia rotacional, excitações Vibracionais e outras considerações. existem vários modelos para descrever reações superficiais: o mecanismo Langmuir–Hinshelwood no qual ambas as espécies reagentes são adsorvidas, e o mecanismo Eley–Rideal no qual uma é adsorvida e a outra reage com ele.os sistemas reais têm muitas irregularidades, tornando os cálculos teóricos mais difíceis: as superfícies sólidas não estão necessariamente em equilíbrio.podem ser perturbados e irregulares, defeitos e tal.distribuição das energias de adsorção e locais de adsorção ímpares.ligações formadas entre os adsorbatos.os adsorbatos podem alterar a superfície, juntamente com a sua estrutura. A estrutura pode passar por relaxamento, onde as primeiras camadas mudam distâncias interplanares sem mudar a estrutura da superfície, ou reconstrução onde a estrutura da superfície é alterada. Observou-se uma transição directa da fisisorção para a quimiorção, ligando uma molécula de CO à ponta de um microscópio de força Atómica e medindo a sua interacção com um único átomo de ferro.por exemplo, o oxigênio pode formar ligações muito fortes (~4 eV) com metais, como Cu(110). Isto vem com a quebra de ligações de superfície na formação de ligações de superfície-adsorbato. Uma grande reestruturação ocorre por falta de linha.uma marca particular de quimisorção de superfície gasosa é a dissociação de moléculas de gás diatômico, tais como hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Um modelo usado para descrever o processo é precursor-mediação. A molécula absorvida é adsorvida numa superfície num estado precursor. A molécula então se difunde através da superfície para os locais de quimisorção. Quebram a ligação molecular em favor de novas ligações à superfície. A energia para superar o potencial de ativação da dissociação geralmente vem da energia translacional e da energia vibracional.um exemplo é o sistema de hidrogênio e cobre, que foi estudado muitas vezes. Tem uma grande energia de ativação de .35 – .85 eV. A excitação vibracional da molécula de hidrogénio promove a dissociação em superfícies de baixo índice de cobre.