흡수 (화학)

실험실 흡수기. 1a): CO₂ 흡입구; 1b): H₂O 흡입구; 2): 배출구 3): 흡수 컬럼; 4): 충전물.

흡수(absorption)는 원자, 분자 또는 이온이 물질의 액체 또는 고체 벌크 상으로 들어가는 물리적 또는 화학적 현상 또는 과정이다. 이는 흡착과 다른 과정인데, 흡수되는 분자는 표면에 의해서가 아니라 부피에 의해서 흡수되기 때문이다(흡착의 경우와 같이).

더 일반적인 정의는 "흡수는 흡수되는 물질의 분자, 원자, 이온이 흡수되는 물질의 벌크 상(기체, 액체 또는 고체)으로 들어가는 화학적 또는 물리적 현상이다."이다.

더 일반적인 용어는 흡착, 이온 교환 및 흡수를 포함하는 흡착이다. 흡수는 어떤 물질이 다른 물질을 흡수하는 상태를 말한다.

기술적으로 중요한 많은 과정에서 물리적 과정 대신 화학적 흡수가 사용된다. 예를 들어, 수산화나트륨에 의한 이산화탄소의 흡수와 같은 산-염기 과정은 네른스트 분배 법칙을 따르지 않는다(참조: 용해도).

이 효과의 몇 가지 예는 액체-액체 추출을 참조하라. 화학 반응 없이 한 액체 상에서 다른 상으로 용질을 추출하는 것이 가능하다. 이러한 용질의 예로는 불활성 기체와 사산화 오스뮴이 있다.

흡수 과정은 물질이 에너지를 포획하고 변환한다는 것을 의미한다. 흡수제는 포획한 물질을 전체에 걸쳐 분배하고 흡착제는 표면을 통해서만 분배한다.

흡착제의 몸체로 침투하는 기체 또는 액체의 과정은 일반적으로 흡수라고 알려져 있다.

IUPAC 정의

흡수(absorption): 1) 한 물질(흡수질)이 다른 물질(흡수제)에 의해 유지되는 과정; 이는 기체, 액체 또는 고체의 액체 내 물리적 용해, 물리적 힘에 의한 기체, 증기, 액체 또는 용해된 물질 분자의 고체 표면에 대한 부착 등일 수 있다. 분광광도법에서, 특징적인 파장 또는 파장 대역에서의 빛 흡수는 분자, 원자 또는 이온의 화학적 특성을 식별하고 이러한 종의 농도를 측정하는 데 사용된다. 2) 복사 에너지가 통과하는 물질에 자신의 에너지 일부 또는 전부를 전달하는 현상.

방정식

흡수가 다른 물리적 또는 화학적 과정을 수반하지 않는 물리적 과정인 경우, 일반적으로 네른스트 분배 법칙을 따른다:

"어떤 용질 종의 농도비가 평형 상태에 있고 접촉하고 있는 두 벌크 상에서 주어진 용질과 벌크 상에 대해 일정하다":

${\frac {[x]_{1}}{[x]_{2}}}={\text{constant}}=K_{N(x,12)}$

상수 K_N의 값은 온도에 따라 달라지며 분배 계수라고 불린다. 이 방정식은 농도가 너무 크지 않고 "x" 종이 두 상 "1" 또는 "2" 중 어느 하나에서도 그 형태를 바꾸지 않을 때 유효하다. 만약 그러한 분자가 결합 또는 해리를 겪는다면, 이 방정식은 여전히 두 상에서 "x" 사이의 평형을 설명하지만, 동일한 형태에 대해서만 그렇다. 나머지 모든 형태의 농도는 다른 모든 평형을 고려하여 계산되어야 한다.

기체 흡수의 경우, 예를 들어 이상기체 법칙, c = p/RT를 사용하여 농도를 계산할 수 있다. 다른 방법으로, 농도 대신 부분 압력을 사용할 수 있다.

흡수의 종류

흡수는 화학적(반응성) 또는 물리적(비반응성) 과정일 수 있다.

화학 흡수

화학 흡수 또는 반응성 흡수는 흡수되는 물질과 흡수하는 물질 사이의 화학 반응이다. 때로는 물리적 흡수와 결합되기도 한다. 이러한 유형의 흡수는 반응의 화학량론과 반응물 농도에 따라 달라진다. 다양한 상 흐름 유형과 상호 작용을 가진 다른 장치에서 수행될 수 있다. 대부분의 경우, 반응성 흡수는 판형 또는 충전탑에서 수행된다.

물리 흡수

고체 내의 물

생물학적 기원의 많은 고체를 포함하는 친수성 고체는 쉽게 물을 흡수할 수 있다. 물과 고체 분자 사이의 극성 상호 작용은 물의 고체로의 분할을 선호하며, 이는 비교적 낮은 습도에서도 상당한 수증기 흡수를 허용할 수 있다.

수분 재흡수

대기에 노출된 섬유 (또는 다른 친수성 물질)는 건조하게 느껴지더라도 일반적으로 약간의 물을 포함한다. 물은 오븐에서 가열하여 제거할 수 있으며, 이는 측정 가능한 무게 감소로 이어진다. 섬유가 '정상' 대기로 돌아가면 점차적으로 다시 흡수된다. 이 효과는 섬유 산업에서 매우 중요하다. 여기서 물이 차지하는 물질 무게의 비율을 수분 재흡수라고 부른다.

같이 보기

• 람-호니그만 과정