Desorción

La desorción és un fenomen pel qual una substància es llibera des d'o a través d'una superfície.^[1] El procés és l'opost a la sorción (és dir, adsorció o absorció).^[2] Açò ocorre en un sistema que es troba en l'estat d'equilibri de sorción entre la fase global (decorregut, és dir, solució gaseosa o líquida) i una superfície d'adsorció (sòlit o llímit que separa dos decorreguts). Quan es reduïx la concentració (o pressió) de la substància en la fase global, part de la substància adsorbida canvia a l'estat global.^[3]

En química, especialment en cromatografía, la desorción és la capacitat d'una substància química per a moure's en la fase mòvil. Quant més es desorbe una substància química, és menys provable que es adsorba, per lo que, en lloc d'adherir-se a la fase estacionaria, la substància química es mou en el front del dissolvent.^[4]

En els processos de separació química, l'extracció (stripping) també es coneix com a desorción, ya que un component d'una corrent líquida es transferix per transferència de massa a una fase de vapor a través de l'interfaç líquit-vapor.^[5]

Taxa d'desorción

Despuix de l'adsorció, el químic adsorbido permaneixerà en el substrat casi indefinidament, sempre que la temperatura permaneixca baixa. No obstant, a mida que aumenta la temperatura, també aumenta la provabilitat d'desorción.^[6] L'equació general per a la taxa d'desorción és:

$R = r N^{x}$

a on

$r$ és la constant de velocitat d'desorción
$N$ és la concentració del material adsorbido
$x$ és l'orde cinètic d'desorción

Per lo general, l'orde de la desorción es pot predir pel número de passos elementals involucrats:^[7]

La desorción atòmica o molecular simple serà típicament un procés de primer orde (és dir, una molècula simple en la superfície del substrat es desorbe en forma gaseosa).^[7]

La desorción molecular recombinativa serà generalment un procés de segon orde (és dir, dos àtoms d'hidrogen en la superfície es recombinan i formen una molècula d'H₂ gaseós).^[6]

La constant de velocitat $r$ pot expressar-se en la forma de l'equació de Arrhenius:

r = A e^{- E_{a} / (k_{B} T)}

a on

$A$ és el factor preexponencial o "freqüència d'intents" (a sovint representat per la lletra grega $ν$ ), que correspon a la freqüència en la que la molècula adsorbida intenta superar la barrera d'energia per a la desorción^[6]
$E_{a}$ és l'energia d'activació de la desorción
$k_{B}$ és la constant de Boltzmann
$T$ és la temperatura absoluta

Mecanismes d'desorción

Depenent de la naturalea de l'enllaç del sorbato a la superfície, existixen múltiples mecanismes per a la desorción. L'enllaç superficial d'un sorbente pot trencar-se tèrmicament, per mig de reaccions químiques o per radiació, tot lo que pot resultar en la desorción de l'espècie.^[8]

Desorción tèrmica

La desorción tèrmica és el mecanisme més comú i ocorre quan la temperatura de la superfície aumenta lo suficient com per a proporcionar l'energia d'activació necessària per a trencar l'enllaç superficial. L'energia tèrmica suministrada a les molècules adsorbidas incrementa la seua energia vibracional fins que superen la barrera de potencial i es desorben.^[9] Una tècnica experimental comuna per a estudiar este mecanisme és l'espectroscopía d'desorción tèrmica (TDS).^[10]

Desorción reductora o oxidativa

En alguns casos, les molècules adsorbidas s'unixen químicament a la superfície/material, proporcionant un fort adheriment i llimitant la desorción. Si este és el cas, la desorción requerix una reacció química que trenque els enllaços químics.^[11] Una forma de conseguir açò és aplicar un voltage a la superfície, lo que dona com resultat la reducció o oxidació de la molècula adsorbida (depenent del biaix aplicat i les molècules adsorbidas).

En un eixemple típic d'desorción reductora, es poden eliminar monocapas autoensambladas d'alquiltioles sobre una superfície d'or aplicant un biaix negatiu a la superfície, lo que dona com resultat la reducció del grup de cap de sofre. La reacció química per a este procés seria:^[12]

$R - S - A u + e^{-} ⟶ R - S^{-} + A u$

a on

R és una cadena de llogue (per eixemple, CH₃),
S és l'àtom de sofre del grup tiol,
Au és un àtom de superfície d'or,
i⁻ és un electró suministrat per una font de voltage externa.

Una atra aplicació per a la desorción reductora/oxidativa és la neteja de material de carbó activat per mig de regeneració electroquímica.^[13]

Desorción estimulada per electrons

Archiu:Electron Stimulated Desorption Video.webm

La desorción estimulada per electrons (ESD, per les seues sigles en anglés) ocorre com a resultat d'un fes d'electrons que incidix sobre una superfície en el buit, com és comú en la física de partícules i en processos industrials com la microscopía electrònica d'agranada (SEM).^[14] A pressió atmosfèrica, les molècules poden unir-se débilment a les superfícies en lo que es coneix com adsorció física o fisisorción. Estes molècules poden formar monocapas en una densitat de 10¹⁵ àtoms/(cm²) per a una superfície perfectament plana.^[15] Es poden formar una o vàries monocapas, depenent de les capacitats d'unió de les molècules. Si un fes d'electrons incidix sobre la superfície, proporciona energia per a trencar els enllaços de la superfície en les molècules en la(s) monocapa(s) adsorbidas, provocant un aument de pressió en el sistema.^[14]

Una volta que una molècula es desorbe en el volum de buit, s'elimina per mig del mecanisme de bombeig del buit (la reabsorción és insignificant). Per lo tant, hi ha menys molècules disponibles per a la desorción i es requerix un número creixent d'electrons per a mantindre la desorción constant.^[15]

Desorción estimulada per fotons

La desorción estimulada per fotons (PSD) és un mecanisme en el qual la radiació electromagnètica (com a llum ultravioleta o rajos X) proporciona l'energia necessària per a trencar els enllaces superfície-adsorbato, induint la desorción d'espècies adsorbidas. Este fenomen és rellevant en processos fotoquímics de superfícies i en aplicacions de litografia de fes de fotons.^[16]

Desorción induïda per ions

Similar a la desorción estimulada per electrons, la desorción induïda per ions (ISD) ocorre quan ions energètics impacten sobre una superfície, transferint suficient energia per a desorber espècies adsorbidas. Este mecanisme és rellevant en l'espectrometria de masses de ions secundaris (SIMS).^[17]

Referències

↑ «Desorption» (en en). IUPAC Gold Book. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Consultat el 2026-06-20.
↑ Adamson, Arthur W.; Gast, {{{nom2}}} (1997). «Chapter 14: Adsorption and Desorption», Physical Chemistry of Surfaces, 6.ª edició, New York: John Wiley & Sons, pp. 390-410. ISBN 978-0-471-14873-9.
↑ Ruthven, Douglas M. (1984). «Chapter 6: Kinetics of Adsorption and Desorption», Principles of Adsorption and Adsorption Processes, New York: John Wiley & Sons, pp. 155-180. ISBN 978-0-471-86606-0.
↑ Snyder, Lloyd R.; Kirkland, {{{nom2}}}; Dolan, {{{nom3}}} (2010). «Chapter 3: Retention and Selectivity», Introduction to Modern Liquid Chromatography, 3.ª edició, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, pp. 45-70. ISBN 978-0-470-16754-0.
↑ McCabe, Warren L.; Smith, {{{nom2}}}; Harriott, {{{nom3}}} (2005). «Chapter 22: Distillation», Unit Operations of Chemical Engineering, 7.ª edició, New York: McGraw-Hill, pp. 720-745. ISBN 978-0-07-284823-6.
↑ ^6,0 ^6,1 ^6,2 Somorjai, Gabor A.; Li, {{{nom2}}} (2010). «Section 4.6: Desorption Kinetics», Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, 2.ª edició, John Wiley and Sons, pp. 375-400. ISBN 978-0-470-50823-7.
↑ ^7,0 ^7,1 Masel, Richard I. (1996). «Chapter 10: Kinetics of Surface Reactions», Principles of Adsorption and Reaction on Solid Surfaces, New York: John Wiley & Sons, pp. 360-385. ISBN 978-0-471-30392-3.
↑ Zangwill, Andrew (1988). «Chapter 8: Desorption Processes», Physics at Surfaces, Cambridge: Cambridge University Press, pp. 220-240. ISBN 978-0-521-34752-5.
↑ Woodruff, D. Phillip; Delchar, {{{nom2}}} (2002). «Chapter 5: Thermal Desorption», The Chemical Physics of Solid Surfaces, Amsterdam: Elsevier, pp. 125-150. ISBN 978-0-444-51178-2.
↑ (1962).Vacuum.12(4)
203-211.doi:10.1016/0042-207X(62)90978-8.
↑ Bard, Allen J.; Faulkner, {{{nom2}}} (2001). «Chapter 13: Electrodes in Electrochemical Systems», Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2.ª edició, New York: John Wiley & Sons, pp. 545-560. ISBN 978-0-471-04372-0.
↑ (2011).Journal of Electroanalytical Chemistry.656(1-2)
223-230.doi:10.1016/j.jelechem.2010.11.029.
↑ (2000).Water Research.34(5)
1523-1532.doi:10.1016/S0043-1354(99)00273-0.
↑ ^14,0 ^14,1 (1987).Vacuum.37(8-9)
627-640.doi:10.1016/0042-207X(87)90206-4.
↑ ^15,0 ^15,1 Hablanian, M. H. (1997). «Chapter 7: Surface Phenomena», High-Volume Technology: A Practical Guide, 2.ª edició, New York: Marcel Dekker, Inc., pp. 115-130. ISBN 978-0-8247-9834-5.
↑ (1987).Annual Review of Physical Chemistry.38
493-531.doi:10.1146/annurev.pc.38.100187.002425.
↑ (1980).Nuclear Instruments and Methods.170(1-3)
291-298.doi:10.1016/0029-554X(80)91037-0.

Este artícul conté una traducció derivada de «Desorción» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[IUPAC_GoldBook-1] «Desorption» (en en). IUPAC Gold Book. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Consultat el 2026-06-20.

[Adamson1997-2] Adamson, Arthur W.; Gast, {{{nom2}}} (1997). «Chapter 14: Adsorption and Desorption», Physical Chemistry of Surfaces, 6.ª edició, New York: John Wiley & Sons, pp. 390-410. ISBN 978-0-471-14873-9.

[Ruthven1984-3] Ruthven, Douglas M. (1984). «Chapter 6: Kinetics of Adsorption and Desorption», Principles of Adsorption and Adsorption Processes, New York: John Wiley & Sons, pp. 155-180. ISBN 978-0-471-86606-0.

[Snyder2010-4] Snyder, Lloyd R.; Kirkland, {{{nom2}}}; Dolan, {{{nom3}}} (2010). «Chapter 3: Retention and Selectivity», Introduction to Modern Liquid Chromatography, 3.ª edició, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, pp. 45-70. ISBN 978-0-470-16754-0.

[McCabe2005-5] McCabe, Warren L.; Smith, {{{nom2}}}; Harriott, {{{nom3}}} (2005). «Chapter 22: Distillation», Unit Operations of Chemical Engineering, 7.ª edició, New York: McGraw-Hill, pp. 720-745. ISBN 978-0-07-284823-6.

[Somorjai2010-6] 6,0 ^6,1 ^6,2 Somorjai, Gabor A.; Li, {{{nom2}}} (2010). «Section 4.6: Desorption Kinetics», Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, 2.ª edició, John Wiley and Sons, pp. 375-400. ISBN 978-0-470-50823-7.

[Masel1996-7] 7,0 ^7,1 Masel, Richard I. (1996). «Chapter 10: Kinetics of Surface Reactions», Principles of Adsorption and Reaction on Solid Surfaces, New York: John Wiley & Sons, pp. 360-385. ISBN 978-0-471-30392-3.

[Zangwill1988-8] Zangwill, Andrew (1988). «Chapter 8: Desorption Processes», Physics at Surfaces, Cambridge: Cambridge University Press, pp. 220-240. ISBN 978-0-521-34752-5.

[Woodruff2002-9] Woodruff, D. Phillip; Delchar, {{{nom2}}} (2002). «Chapter 5: Thermal Desorption», The Chemical Physics of Solid Surfaces, Amsterdam: Elsevier, pp. 125-150. ISBN 978-0-444-51178-2.

[Redhead1962-10] (1962).Vacuum.12(4)
203-211.doi:10.1016/0042-207X(62)90978-8.

[Bard2001-11] Bard, Allen J.; Faulkner, {{{nom2}}} (2001). «Chapter 13: Electrodes in Electrochemical Systems», Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2.ª edició, New York: John Wiley & Sons, pp. 545-560. ISBN 978-0-471-04372-0.

[Sun2011-12] (2011).Journal of Electroanalytical Chemistry.656(1-2)
223-230.doi:10.1016/j.jelechem.2010.11.029.

[Narbaitz2000-13] (2000).Water Research.34(5)
1523-1532.doi:10.1016/S0043-1354(99)00273-0.

[Madey1987-14] 14,0 ^14,1 (1987).Vacuum.37(8-9)
627-640.doi:10.1016/0042-207X(87)90206-4.

[Hablanian1997-15] 15,0 ^15,1 Hablanian, M. H. (1997). «Chapter 7: Surface Phenomena», High-Volume Technology: A Practical Guide, 2.ª edició, New York: Marcel Dekker, Inc., pp. 115-130. ISBN 978-0-8247-9834-5.

[Avouris1987-16] (1987).Annual Review of Physical Chemistry.38
493-531.doi:10.1146/annurev.pc.38.100187.002425.

[Betz1980-17] (1980).Nuclear Instruments and Methods.170(1-3)
291-298.doi:10.1016/0029-554X(80)91037-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]