Course description

It is the study of the chemical phenomena that occur at the interface of two surfaces which can be solid-liquid, solid-gas, solid-vacuum, liquid-gas, etc. Some applications of surface chemistry are known as surface engineering. There are various phenomena taking place on the surface of substances and some of them are:

Applications of Surface Chemistry

From a wider perspective, surface chemistry deals with the interaction of surfaces of one system with that of another system. Some phenomena work on this principle, such as:

• Catalysis
• Colloid Formation
• Electrode Reactions
• Chromatography

Surface Chemistry has a major role in various chemical processes, such as:

• Enzymatic reactions at the biological interfaces found in the cell walls and membranes.
• In the electronics industry, they are used in the surface and interface of microchips found in computers.
• In automobile exhausts, the heterogeneous catalysts found in the catalytic converter for cleaning emissions.

Role of Adsorption in Surface Chemistry

Accumulation of species in higher concentration on the surface of a substance due to intermolecular force is known as adsorption. For example, gases such as H2, O2, N2 adsorb on the surface of activated charcoal.

Also Read: Difference between Adsorption and Absorption

Enthalpy of Adsorption: The amount of heat energy liberated when one mole of gas is adsorbed on the unit surface area of adsorbent is known as enthalpy of adsorption.

Types of Adsorption

Due to the force of interaction between adsorbate and adsorbent, adsorption in surface chemistry is classified into two types.

Physical Adsorption or Physisorption 

There exists a weak van der Waals force between adsorbate and adsorbent.

Characteristics:

• Nature of forces: Weak van der Waals forces
• Specificity: It is not specific in nature
• Reversibility: The process is reversible
• Layer: It is a multi-layered process
• Enthalpy of adsorption: Low enthalpy of adsorption [ 20 – 40 KJ/mole ]
• The energy of activation: Very low
• Desorption: Very easy
• Factors affecting: Surface area of adsorbent nature of adsorbate, pressure, temperature.

Chemical Adsorption or Chemisorption

It is due to strong chemical forces between adsorbate and adsorbent.

Characteristics:

• Nature of forces: Strong chemical forces
• Specificity: Highly specific nature
• Reversibility: It is irreversible
• Layer: It is a single-layered process
• Enthalpy of adsorption: High enthalpy of adsorption [40 – 400 KJ/mole]
• The energy of activation: Very high
• Desorption: Very difficult
• Factors affecting: Surface area of adsorbent, nature of adsorbate temperature.

Effects of Pressure and Temperature on Adsorption

Effect of pressure on the adsorption of a gas on a solid

The fraction of gas adsorbed is proportional to the pressure of the gas. Adsorption increase with pressure reaches the maximum and becomes constant.

এটি রাসায়নিক ঘটনাগুলির অধ্যয়ন যা দুটি পৃষ্ঠের ইন্টারফেসে ঘটে যা কঠিন-তরল, কঠিন-গ্যাস, কঠিন-শূন্য, তরল-গ্যাস ইত্যাদি হতে পারে। পৃষ্ঠের রসায়নের কিছু প্রয়োগ পৃষ্ঠ প্রকৌশল নামে পরিচিত। পদার্থের উপরিভাগে বিভিন্ন ঘটনা ঘটছে এবং তাদের মধ্যে কয়েকটি হল

সারফেস কেমিস্ট্রির অ্যাপ্লিকেশন
একটি বিস্তৃত দৃষ্টিকোণ থেকে, পৃষ্ঠ রসায়ন অন্য সিস্টেমের সাথে একটি সিস্টেমের পৃষ্ঠতলের মিথস্ক্রিয়া নিয়ে কাজ করে। কিছু ঘটনা এই নীতিতে কাজ করে, যেমন:

ক্যাটালাইসিস
কলয়েড গঠন
ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া
ক্রোমাটোগ্রাফি
বিভিন্ন রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় সারফেস কেমিস্ট্রির একটি প্রধান ভূমিকা রয়েছে, যেমন:

কোষের দেয়াল এবং ঝিল্লিতে পাওয়া জৈবিক ইন্টারফেসে এনজাইমেটিক প্রতিক্রিয়া।
ইলেকট্রনিক্স শিল্পে, এগুলি কম্পিউটারে পাওয়া মাইক্রোচিপগুলির পৃষ্ঠ এবং ইন্টারফেসে ব্যবহৃত হয়।
অটোমোবাইল নিষ্কাশনে, নির্গমন পরিষ্কারের জন্য অনুঘটক রূপান্তরকারীতে ভিন্ন ভিন্ন অনুঘটক পাওয়া যায়।

সারফেস কেমিস্ট্রিতে শোষণের ভূমিকা
আন্তঃআণবিক বলের কারণে পদার্থের পৃষ্ঠে উচ্চতর ঘনত্বে প্রজাতির জমা হওয়াকে শোষণ বলে। উদাহরণস্বরূপ, H2, O2, N2 এর মতো গ্যাসগুলি সক্রিয় কাঠকয়লার পৃষ্ঠে শোষণ করে।

আরও পড়ুন: শোষণ এবং শোষণের মধ্যে পার্থক্য

শোষণের এনথালপি: শোষণের একক পৃষ্ঠের অংশে এক মোল গ্যাস শোষিত হলে যে পরিমাণ তাপ শক্তি মুক্ত হয় তাকে শোষণের এনথালপি বলে।

শোষণের প্রকারভেদ
শোষণকারী এবং শোষণকারীর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া শক্তির কারণে, পৃষ্ঠের রসায়নে শোষণকে দুটি প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

শারীরিক শোষণ বা শারীরবৃত্তীয় শোষণ
শোষণকারী এবং শোষণকারীর মধ্যে একটি দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল বিদ্যমান।

বৈশিষ্ট্য:
বাহিনীর প্রকৃতি: দুর্বল ভ্যান ডের ওয়ালস বাহিনী
নির্দিষ্টতা: এটি প্রকৃতিতে নির্দিষ্ট নয়
প্রত্যাবর্তনযোগ্যতা: প্রক্রিয়াটি বিপরীতমুখী
স্তর: এটি একটি বহু-স্তরযুক্ত প্রক্রিয়া
শোষণের এনথালপি: শোষণের কম এনথালপি [ 20 - 40 কেজে/মোল ]
সক্রিয়করণের শক্তি: খুব কম
শোষণ: খুব সহজ
প্রভাবিতকারী উপাদান: শোষণকারী প্রকৃতির পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, চাপ, তাপমাত্রা।
রাসায়নিক শোষণ বা কেমিসোরপশন
এটি শোষণকারী এবং শোষণকারীর মধ্যে শক্তিশালী রাসায়নিক শক্তির কারণে।

বৈশিষ্ট্য:
বাহিনীর প্রকৃতি: শক্তিশালী রাসায়নিক বাহিনী
নির্দিষ্টতা: অত্যন্ত নির্দিষ্ট প্রকৃতি
প্রত্যাবর্তনযোগ্যতা: এটি অপরিবর্তনীয়
স্তর: এটি একটি একক স্তরযুক্ত প্রক্রিয়া
শোষণের এনথালপি: শোষণের উচ্চ এনথালপি [40 - 400 কেজে/মোল]
সক্রিয়করণের শক্তি: খুব বেশি
শোষণ: খুব কঠিন
প্রভাবিত করার কারণগুলি: শোষণকারী পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, শোষণকারী তাপমাত্রার প্রকৃতি।

শোষণের উপর চাপ এবং তাপমাত্রার প্রভাব
কঠিন পদার্থের উপর গ্যাসের শোষণের উপর চাপের প্রভাব
শোষিত গ্যাসের ভগ্নাংশ গ্যাসের চাপের সমানুপাতিক। চাপের সাথে শোষণ বৃদ্ধি সর্বাধিকে পৌঁছায় এবং ধ্রুবক হয়ে যায়।

What will i learn?

• Studying the adsorption and ordering of atoms and molecules at surfaces, and determining their surface structure and bonding, have allowed exploration of the nature of the surface chemical bond. Improved knowledge of bond activation on transition-metal surfaces has led to studies of elementary reaction steps in heterogeneous catalysis.পৃষ্ঠতলের পরমাণু এবং অণুগুলির শোষণ এবং ক্রম অধ্যয়ন করা এবং তাদের পৃষ্ঠের গঠন এবং বন্ধন নির্ধারণ করা, পৃষ্ঠের রাসায়নিক বন্ধনের প্রকৃতি অনুসন্ধানের অনুমতি দিয়েছে। ট্রানজিশন-মেটাল সারফেসগুলিতে বন্ড অ্যাক্টিভেশনের উন্নত জ্ঞান ভিন্নধর্মী অনুঘটকের প্রাথমিক প্রতিক্রিয়া পদক্ষেপগুলির অধ্যয়নের দিকে পরিচালিত করেছে।

Frequently asked question