ADSORPTION
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L'adsorption est le phénomène qui consiste en l'accumulation d'une substance à l'interface entre deux phases (gaz-solide, gaz-liquide, liquide-solide, liquide-liquide, solide-solide). Il a son origine dans les forces d'attraction intermoléculaires, de nature et d'intensité variées, qui sont responsables de la cohésion des phases condensées, liquides ou solides. Une molécule attirée inégalement par les autres molécules de deux phases trouvera une position énergétiquement favorable à la surface de la phase qui l'attire le plus ; celle-ci sera appelée l'adsorbant, les molécules ainsi adsorbées constituant l'adsorbat. Si les conditions énergétiques ou cinétiques permettent à la molécule de pénétrer au sein de la phase adsorbante, il y a absorption.
Les cristaux constituent des édifices suffisamment rigides et stables pour que, le plus souvent, les molécules adsorbées ne modifient pas leur structure en surface : on s'intéressera alors surtout aux propriétés des molécules à l'état adsorbé. Par contre, la manifestation essentielle de l'adsorption à la surface des liquides est de modifier leur tension superficielle. Bien que les phénomènes fondamentaux soient les mêmes, l'adsorption se manifeste différemment sur les solides et sur les liquides ; les méthodes d'étude et les domaines d'application sont différents et justifient des traitements distincts.
Adsorption gaz-solide
L'adsorption d'un gaz par un solide peut être mise en évidence expérimentalement d'autant plus facilement que l'aire de sa surface a été multipliée par son état de division. Si un solide cubique de 1 cm d'arête est divisé en petits cubes de 10 nm, l'aire de sa surface sera de 600 m2 et, si l'arête comprend une vingtaine de molécules, environ le quart des molécules du solide seront des molécules de surface. De tels états de division sont le plus souvent instables (ils sont thermodynamiquement métastables), mais on peut préparer facilement des charbons actifs dont l'aire spécifique peut être estimée à plus de 1 000 m2/g. L'aptitude du charbon de bois à retenir des gaz [...]
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Écrit par :
- Xavier DUVAL : professeur à l'université de Nancy-I
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ANALYTIQUE CHIMIE
Dans le chapitre « Extraction liquide-solide » : […] Une phase solide peut être utilisée pour séparer un soluté d'une phase liquide. L'extraction liquide-solide utilise la réaction physico-chimique d' adsorption . Le soluté se fixe alors sur la surface solide de l'adsorbant. Le charbon actif, ou noir de carbone, est très utilisé pour extraire les composés organiques peu polaires des phases aqueuses. En revanche, le gel de silice permet d'extraire le […] Lire la suite
CATALYSE
Dans le chapitre « Catalyse hétérogène » : […] L' action d'un solide qui reste en apparence inaltéré sur la vitesse des réactions chimiques dans un gaz ou un liquide à son contact est restée longtemps inexplicable et hétérogène. C'est pourquoi la catalyse hétérogène, ou catalyse de contact, a été pendant longtemps traitée indépendamment de la catalyse homogène. L'ignorance de la nature physicochimique exacte d'un solide et de sa structure ajou […] Lire la suite
CHROMATOGRAPHIE
Dans le chapitre « Chromatographie par adsorption » : […] Les phases fixes adsorbantes (cf. adsorption ) les plus employées sont l'alumine et le gel de silice, à des granulométries, porosités et activités adaptées au cas à résoudre. Le carbone poreux graphitisé, la magnésie, le zircone et le rutile poreux sont aussi utilisés. Il faut citer aussi le florisil (coprécipité de silice et magnésie) très employé en C.C.M. et chromatographie flash à colonne ouv […] Lire la suite
CORROSION
Dans le chapitre « Processus de l'oxydation » : […] Lorsqu' un métal est placé dans une atmosphère gazeuse, il y a adsorption du gaz à la surface selon un mode qui varie avec les conditions : aux basses températures, il y a adsorption physique, caractérisée par la fixation d'oxygène moléculaire grâce aux forces de Van der Waals ; l'adsorption chimique, qui se produit aux températures intermédiaires et élevées, est caractérisée par la fixation d'at […] Lire la suite
ENTRAÎNEUR, chimie
Substance que l'on ajoute à un mélange afin d'entraîner un composé présent dans le mélange à l'état de traces. Il s'agit d'une technique particulièrement utilisée en chimie nucléaire. L'efficacité d'un entraîneur est due, le plus souvent, à la similitude de ses propriétés chimiques avec celles du radio-élément à isoler. Il s'ensuit donc que plus cette similitude est grande plus difficile devient l […] Lire la suite
GAZ ANALYSE DES
Dans le chapitre « Méthodes physico-chimiques » : […] Divers analyseurs mettent à profit les phénomènes d' adsorption en utilisant comme adsorbant : – un quartz, dont on détermine les variations de fréquence ( hygromètres piézo-électriques à adsorption) ; – un semi-conducteur, dont on mesure les variations de conductivité (appareil pour doser de 1 à 100 p.p.m. de H 2 S et détecteurs de gaz combustibles) ; – de l'alumine poreuse qui, disposée judicie […] Lire la suite
INTERFACES
Dans le chapitre « Adsorption » : […] Lorsqu'une molécule de gaz frappe une surface, elle peut s'y fixer car il n'y a pas saturation des atomes de surface. Selon la force de la liaison ainsi créée, on parlera d'adsorption physique ou d'adsorption chimique . Typiquement, l'énergie de liaison est inférieure à 20 kJ/mole pour l' adsorption physique qui correspond à des forces de Van der Waals. Si la pression est suffisante, plusieurs co […] Lire la suite
LANTHANE ET LANTHANIDES
Dans le chapitre « Extraction liquide-solide » : […] Dès 1893, Hoffmann et Kruss montrèrent que le gadolinium et l'yttrium pouvaient être séparés par adsorption sélective. On utilise des supports solides (généralement des résines synthétiques), « échangeurs d'ions », qui fixent les terres rares par adsorption physique. Cette technique est peu sélective en raison des affinités voisines de toutes les terres rares. La séparation effective se fait au mo […] Lire la suite
PÉTROLE - Le pétrole brut
Dans le chapitre « Migration et accumulation en gisements » : […] Pour constituer un gisement exploitable, il est nécessaire que le pétrole soit expulsé hors de la roche mère à grain fin où il s'est formé (argile, calcaire fin) pour venir s'accumuler dans une roche poreuse (sable, grès, calcaire vacuolaire ou fissuré, etc.). L'expulsion du pétrole présente deux difficultés liées aux phénomènes de surface : adsorption et capillarité. Les phénomènes d'adsorption s […] Lire la suite
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THERMO-IONIQUE ÉMISSION
Dans le chapitre « Émission de métaux avec couche adsorbée » : […] Depuis les expériences de Langmuir sur l'adsorption du césium sur le tungstène, on a compris que des films adsorbés pouvaient avoir un effet très important sur l'émission d'électrons. Le mécanisme peut être décrit comme suit. Si le potentiel d'ionisation de la couche adsorbée est de l'ordre du potentiel de sortie du métal de base, ou supérieur à lui, la couche adsorbée diminue le potentiel de sor […] Lire la suite
VIDE TECHNIQUE DU
Dans le chapitre « Moyens de pompage » : […] Les moyens de pompage utilisés en technique du vide illustrent parfaitement l'adage selon lequel la mesure perturbe toujours l'objet mesuré. En effet, pomper un gaz ou mesurer sa pression, c'est agir sur celle-ci. On peut donc employer le même principe, servi par la technologie qui assurera à la perturbation l'ampleur recherchée. On voit, par exemple, qu'il existe une analogie profonde entre un m […] Lire la suite
ZÉOLITES
Dans le chapitre « Tamis moléculaires ou adsorbants » : […] Les propriétés adsorbantes particulières des zéolites sont déterminées par : la sélectivité dimensionnelle, la capacité et l'énergie d'adsorption, l'hydrophobicité. L'espace vide dans une zéolite est constitué par les dimensions de ses pores et cages qui conduisent à la sélectivité dimensionnelle . Vis-à-vis des molécules, le réseau zéolitique fonctionne comme un tamis ordinaire à l'égard d'une p […] Lire la suite
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Pour citer l’article
Xavier DUVAL, « ADSORPTION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/adsorption/