Absorption: Definition i kemi og fysik, forskel til adsorption og sorption

Absorption i kemi og fysik: forstå hvordan stoffer trænger ind i materialers volumen, og lær forskellen til adsorption samt det bredere begreb sorption.

Absorption er en tilstand, hvor noget optager et andet stof. Det er et fysisk eller kemisk fænomen eller en proces, hvor atomer, molekyler eller ioner trænger ind i den indre del (kaldet "bulk") af en gas, en væske eller et fast materiale.

Dette er en anden proces end adsorption. Molekyler, der absorberes, går dybt ned i materialets volumen, mens molekyler ved adsorption stopper ved materialets overflade. Et mere generelt begreb er sorption, som dækker absorption, adsorption og ionudveksling.

Andre betydninger af "absorption" er:

Absorption i kemi og materialer

Absorption i kemisk forstand kan være enten fysisk eller kemisk:

• Fysisk absorption (løsning): molekyler opløses i en anden fase uden at danne nye kemiske bindinger. Eksempel: opløsning af kuldioxid i vand ved lave tryk. Fordelingen mellem to faser beskrives ofte med en fordelingskoefficient eller Henrys lov for gasser i væsker.
• Kemisk absorption: absorberede arter reagerer kemisk med det absorberende stof og danner nye forbindelser. Eksempel: CO2, der reagerer med aminer i rensningsprocesser for at danne carbamater.

Absorption i faste materialer

I faste materialer kan absorption ske ved diffusion ind i krystalgitteret (interstitiel absorption), ved dannelse af faste løsninger eller ved hydratisering. Et kendt eksempel er hydrogen, der kan diffundere ind i metaller og forårsage hydrogenembritlement. I polymerer taler man om væske- eller fugtabsorption, hvor polymerens mekaniske egenskaber kan ændres ved indtrængen af opløsningsmiddel eller vand.

Absorption af gasser i væsker — princippet og ligninger

Ved absorption af en gas i en væske er de vigtigste drivkræfter koncentrationsforskelle og partialtryk. For lave koncentrationer følger gasens løselighed ofte Henrys lov, som kan skrives som c = k_H · p, hvor c er koncentrationen i væsken, p er partialtrykket af gassen i kontakt med væsken, og k_H er Henrys konstant. Massetransport ind i væsken styres af diffusion, ofte beskrevet af Ficks love, og af grænselagsmodeller i industrielt udstyr.

Forskellen mellem absorption, adsorption og sorption

Selvom begreberne ofte blandes sammen i daglig tale, er forskellen teknisk:

• Adsorption er ophobning af molekyler på en overflade; bindingerne kan være svage (van der Waals) eller stærkere (kemisorption).
• Absorption betyder indtrængen i volumenet af stoffet.
• Sorption er et overordnet begreb, der omfatter både absorption og adsorption samt ionudveksling og andre former for optagelse.

Absorption i optik og elektromagnetisk stråling

I fysik betegner absorption også tab af energi fra elektromagnetisk stråling (fx lys), når stråling interagerer med materiale. Dette karakteriseres ved en absorptionskoefficient (ofte α) og følger for svagt absorberende medier Beer–Lambert-loven: A = ε · l · c, hvor A er absorbansen, ε er molar absorptivitet, l er vej længden og c koncentrationen af det absorberende stof. Absorption fører til opvarmning, elektronovergange eller fotokemiske reaktioner afhængigt af materiale og bølgelængde.

Absorption i akustik

I akustik beskriver absorption, hvor meget lydenergi et materiale optager i stedet for at reflektere den. Materialers lydabsorberende egenskaber angives ofte med en absorberingskoefficient, som varierer med frekvens. Porøse materialer og fibre er typisk effektive til at absorbere lyd ved mellem- og højfrekvenser.

Biologisk og farmakologisk absorption

Inden for medicin og fysiologi betyder absorption optagelsen af et lægemiddel eller næringsstof i kroppen, normalt fra tarmen over i blodbanen. Mekanismer omfatter passiv diffusion, faciliteret diffusion, aktiv transport og endocytose. Absorptionshastighed og -grad påvirker lægemidlets biologiske tilgængelighed (bioavailability) og kinetik — fx kan første-pass metabolisme i leveren reducere tilgængelig mængde af et oralt indtaget lægemiddel.

Måling og kvantificering

Absorption kan kvantificeres ved flere metoder afhængigt af systemet:

• Spektrofotometri (optisk absorption) — måling af absorbans ved bestemte bølgelængder.
• Gravimetri eller volumetriske optagelsesmålinger (masseoptag eller gasoptag over tid).
• Kalorimetri (varmefrigivelse ved kemisk absorption).
• Kromatografi og massespektrometri til bestemmelse af koncentrationer efter absorption.

Eksempler og anvendelser

• Kuldioxid-absorption i aminreaktorer til CO2-fangst.
• Vandabsorption i byggematerialer og polymerer (fugtighedsrelaterede egenskaber).
• Solbestandighed og optisk absorption i solceller og farvestoffer.
• Absorption i medicin: optagelse af tabletter i mave-tarmkanalen.
• Brug af absorbere i akustik til at reducere efterklang i rum.

Praktiske betragtninger

Ved design af processer og materialer, hvor absorption er vigtig, overvejes:

• Kinetik (hastighed) vs. ligevægt (mængde absorberet ved steady state).
• Temperatur og tryks indflydelse på løselighed og reaktionshastighed.
• Materialekompatibilitet, korrosion og regenereringsmuligheder (fx i gasrensning er genbrug af absorberingsmidler vigtigt).

Samlet set er absorption et centralt begreb på tværs af kemi, fysik, materialeteknologi, biologi og ingeniørfag, og forståelsen af mekanismerne er afgørende for både grundforskning og industrielle anvendelser.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er absorption?

Q: Hvordan adskiller absorption sig fra adsorption?

Q: Hvad er sorption?

Q: Er absorption et fysisk eller kemisk fænomen?

Q: Hvad er nogle eksempler på materialer, der kan undergå absorption?

Q: Kan ioner undergå absorption?

Q: Hvad er nogle af de andre betydninger af begrebet "absorption"?

Søg efter bogstav