Vad är absorption? Definition, exempel och skillnad mot adsorption

Absorption är ett tillstånd där något tar upp ett annat ämne. Det är ett fysikaliskt eller kemiskt fenomen eller en process där atomer, molekyler eller joner tränger in i den inre delen (kallad "bulk") av en gas, en vätska eller ett fast material.

Detta är en annan process än adsorption. Molekyler som absorberas går djupt in i materialets volym, medan molekylerna vid adsorption stannar vid materialets yta. En mer allmän term är sorption, som omfattar absorption, adsorption och jonbyte.

Typer och mekanismer

Absorption kan delas grovt in i två typer:

• Fysikalisk absorption – ett ämne löser sig i ett annat utan kemisk reaktion, till exempel gaser som löser sig i vätskor. Mekanismen är oftast diffusion driven av koncentrationsskillnader och styrs av jämviktslägen som Henrys lag och Ficks lagar för diffusion.
• Kemisk absorption (reaktiv absorption) – där det absorberade ämnet reagerar kemiskt med materialet och bildar en ny förening. Exempel är absorption av koldioxid i alkalisk lösning, där CO2 omvandlas till karbonat/bikarbonat.

Skillnad mot adsorption

Den viktigaste skillnaden är platsen där processen sker:

• Absorption innebär inträngning i materialets inre volym (bulk).
• Adsorption innebär att molekyler fäster vid ytan på ett fast material utan att penetrera dess inre.

Adsorption beskrivs ofta med ytisotermer som Langmuir- eller Freundlich-isotermen, medan absorption ibland beskriver jämviktskoncentrationer mellan faser med hjälp av partiationskoefficienter eller Henrys lag.

Faktorer som påverkar absorption

• Temperatur – påverkar löslighet och hastighet för diffusion och kemiska reaktioner.
• Tryck (särskilt för gaser) – högre partialtryck ökar ofta absorption i vätskor enligt Henrys lag.
• Koncentrationsgradient – större skillnad ökar drivkraften för diffusion.
• Materialets struktur – porositet, yttre area och pore-storlek påverkar hur snabbt och hur mycket som kan absorberas.
• Interaktioner mellan molekyler – polära vs opolära ämnen, vätebindningar och kemisk affinitet.

Mätning och enheter

Hur man kvantifierar absorption beror på sammanhanget:

• I gas-vätskeabsorption används ofta Henrys lag-konstant och partiationskoefficienter.
• I optik mäts absorption med absorptionskoefficient (enhet m−1) och ofta med Beer–Lambert-lagen: A = ε·c·l, där A är absorbans, ε den molära extinktionskoefficienten, c koncentration och l vägslängd.
• I materialvetenskap anges ofta mängd absorberat ämne per massa eller volym av absorbenten (t.ex. g/kg eller mol/m3).

Exempel

• En svamp som suger upp vatten – vatten tränger in i svampens inre (absorption) medan aktivt kol binder gasmolekyler på ytan (adsorption).
• CO2 som löses i havsvatten (delvis fysikalisk, delvis kemisk genom bildning av karbonater).
• Hydrogen som absorberas i metaller och bildar metallhydrider (viktig process inom materialvetenskap och energilagring).
• För läkemedel: läkemedelsabsorption i mag-tarmkanalen, där molekyler passerar epitelceller in i blodet.
• Industriell gasavskiljning: kolsyraavskiljare (scrubbers) använder absorption för att avlägsna föroreningar från rökgaser.

Tillämpningar

• Vattenrening och gasrensning (absorptionskolonner, scrubbers).
• Kylsystem och värmepumpar i absorption refrigeration.
• Industriella processer där separation och fångst av kemikalier krävs.
• Biologiska och medicinska sammanhang – upptag av näringsämnen och läkemedel.
• Optiska instrument och spektroskopi där absorption används för att analysera koncentrationer.

Vanliga missförstånd

• Att blanda ihop absorption och adsorption – de är olika processer (bulk vs yta).
• Att tro att absorbans och absorption alltid betyder samma sak – inom spektroskopi är absorbans ett mått på ljusabsorption, inte samma sak som att ett material "sugar upp" ett ämne.

Andra betydelser av "absorption" är:

• Inom optik: hur ett material tar upp ljusenergi (se t.ex. absorptionsspektrum och absorptionskoefficient).
• Inom farmakologi: upptag av läkemedel i kroppen (t.ex. absorption genom mag-tarmkanalen).
• Inom ekonomi: ibland används termen i betydelsen att ett företag absorberar kostnader eller att marknaden "absorberar" ny produktion.
• Inom akustik: hur material dämpar ljud genom att omvandla ljudenergi till värme.

Frågor och svar

F: Vad är absorption?

F: Hur skiljer sig absorption från adsorption?

F: Vad är sorption?

F: Är absorption ett fysikaliskt eller kemiskt fenomen?

F: Vilka är några exempel på material som kan genomgå absorption?

F: Kan joner absorberas?

F: Vad är några andra betydelser av termen "absorption"?

Sök med bokstav