Adsorptionskinetikredigera

som en instans av adsorption följer kemisorptionen adsorptionsprocessen. Det första steget är att adsorbatpartikeln kommer i kontakt med ytan. Partikeln måste fångas på ytan genom att inte ha tillräckligt med energi för att lämna gasytpotentialen väl. Om den elastiskt kolliderar med ytan, skulle den återgå till bulkgasen. Om det förlorar tillräckligt med fart genom en oelastisk kollision, ”fastnar” den på ytan och bildar ett prekursortillstånd bundet till ytan av svaga krafter, liknande physisorption. Partikeln diffunderar på ytan tills den finner en djup kemisorptionspotential väl. Sedan reagerar den med ytan eller desorberar helt enkelt efter tillräckligt med energi och tid.

reaktionen med ytan är beroende av de inblandade kemiska arterna. Tillämpa Gibbs energiekvation för reaktioner:

s {\displaystyle \Delta g = \Delta H − T\Delta s}

allmän termodynamik anger att för spontana reaktioner vid konstant temperatur och tryck bör förändringen i fri energi vara negativ. Eftersom en fri partikel är fasthållen till en yta, och om inte ytatomen är mycket mobil, sänks entropi. Detta innebär att entalpi-termen måste vara negativ, vilket innebär en exoterm reaktion.

Physisorption ges som en Lennard-Jones-potential och kemisorption ges som en Morse-potential. Det finns en övergångspunkt mellan physisorption och kemisorption, vilket betyder en överföringspunkt. Det kan förekomma över eller under nollenergilinjen (med en skillnad i Morse-potentialen, A), vilket representerar ett aktiveringsenergibehov eller brist på. De flesta enkla gaser på rena metallytor saknar aktiveringsenergibehovet.

ModelingEdit

för experimentella inställningar av kemisorption kvantifieras mängden adsorption av ett visst system med ett stickande sannolikhetsvärde.

emellertid är kemisorption mycket svår att teoretisera. En flerdimensionell potentiell energiyta (PES) härledd från effektiv mediumteori används för att beskriva Ytans effekt på absorption, men endast vissa delar av den används beroende på vad som ska studeras. Ett enkelt exempel på en PES, som tar summan av energin som en funktion av platsen:

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

där E E L {\displaystyle e_{el}}

är energivärdet för Schr occuldinger ekvation för de elektroniska frihetsgraderna och v i o n − i o n {\displaystyle v_{ion-ion}}

är joninteraktionerna. Detta uttryck är utan translationell energi, rotationsenergi, vibrationella excitationer och andra sådana överväganden. det finns flera Modeller för att beskriva ytreaktioner: Langmuir-Hinshelwood-mekanismen där båda reagerande arterna adsorberas och Eley–Rideal-mekanismen där den ena adsorberas och den andra reagerar med den.

verkliga system har många oegentligheter, vilket gör teoretiska beräkningar svårare:

• fasta ytor är inte nödvändigtvis i jämvikt.
• de kan vara störda och oregelbundna, defekter och sådant.
• fördelning av adsorptionsenergier och udda adsorptionsställen.
• bindningar bildade mellan adsorbaterna.

jämfört med physisorption där adsorbater helt enkelt sitter på ytan kan adsorbaterna ändra ytan tillsammans med dess struktur. Strukturen kan gå igenom avkoppling, där de första skikten ändrar interplanära avstånd utan att ändra ytstrukturen, eller rekonstruktion där ytstrukturen ändras. En direkt övergång från physisorption till kemisorption har observerats genom att fästa en CO-molekyl till spetsen av ett atomkraftmikroskop och mäta dess interaktion med en enda järnatom.till exempel kan syre bilda mycket starka bindningar (~4 eV) med metaller, såsom Cu(110). Detta kommer med att bryta isär av ytbindningar för att bilda ytadsorbatbindningar. En stor omstrukturering sker genom att saknas rad.

Dissociation chemisorptionEdit

ett särskilt märke av gas-ytkemisorption är dissociationen av diatomiska gasmolekyler, såsom väte, syre och kväve. En modell som används för att beskriva processen är precursor-mediation. Den absorberade molekylen adsorberas på en yta till ett prekursortillstånd. Molekylen diffunderar sedan över ytan till kemisorptionsställena. De bryter molekylbindningen till förmån för nya bindningar till ytan. Energin för att övervinna aktiveringspotentialen för dissociation kommer vanligtvis från translationell energi och vibrationsenergi.

ett exempel är väte-och kopparsystemet, ett som har studerats många gånger. Den har en stor aktiveringsenergi av .35 – .85 eV. Den vibrationella excitationen av vätemolekylen främjar dissociation på låga indexytor av koppar.