Absorbsiyon ve Adsorbsiyon

• Absorbsiyon (Absorption): Madde, içine emilerek yayılır. Genelde katı veya sıvı bir maddenin bir başka maddeyi içine alması veya emmesi sürecidir.
• Adsorbsiyon (Adsorption): Madde, yüzeyde birikir. Gaz veya sıvı moleküllerinin bir katı yüzeyde tutulmasıdır. Örneğin, aktif karbon filtrelerin havadaki zararlı gazları yüzeyinde tutarak temizlemesi adsorbsiyon ile gerçekleşir.

ABSORBSİYON (Absorption):

Emme, emilim, absorbe etme.

Detaylı Açıklama: Absorbsiyon, bir maddenin, sıvının veya gazın başka bir madde tarafından emilmesi veya içeri alınması sürecidir. Ancak, absorpsiyon yalnızca katı maddelerde değil, sıvıların da başka sıvıları veya gazları emmesi şeklinde de gerçekleşebilir. Örneğin, suyun gazları absorbe etmesi veya bir sıvının başka bir sıvıyı emmesi de bir absorpsiyon örneğidir.

1. Katının Sıvıyı Emmesi

• Örnek: Sünger, suyu emer. Sünger gibi gözenekli yapıya sahip katı maddeler, suyu gözeneklerinde tutarak emme işlemi gerçekleştirir.

2. Katının Gazı Emmesi

• Katının gazı emmesi mümkün değildir diyebiliriz. Ancak, katılar gazları adsorbe edebilir. Bu durumda, gaz molekülleri katının yüzeyine yapışır ve katı üzerinde tutulur.
• Örnek: Aktif karbon, hava içindeki zararlı gazları adsorbe eder. Aktif karbon, gözenekli yapısı sayesinde gaz moleküllerini yüzeyine çeker. Bu, hava kalitesini iyileştirmek için kullanılan bir yöntemdir. Örneğin, aktif karbon filtreleri, iç mekanlardaki kötü kokuları ve kirleticileri azaltmak için kullanılır. Bu süreçte, aktif karbon gaz moleküllerini doğrudan emmez; bunun yerine yüzeyinde tutarak gazları adsorbe eder.

2. Sıvının Sıvıyı Emmesi

• Örnek: Etanol, suyu absorbe eder. Alkol gibi bazı sıvılar, su ile karışarak onu bünyesine alır. Bu emme süreci, kimya endüstrisinde çeşitli çözeltiler hazırlamak için kullanılır.

4. Sıvının Katıyı Emmesi

• Örnek: Şekerin suya karışması. Su, katı haldeki şekeri emerek çözer ve böylece homojen bir karışım elde edilir.

5. Gazın Sıvıyı Emmesi

• Örnek: Kuru havanın, deniz yüzeyinden buharlaşan suyu absorbe etmesi. Havadaki nem oranı düşük olduğunda, deniz veya gölet gibi su yüzeylerinden buharlaşan su, hava tarafından emilir. Bu durumda, hava, suyun yüzeyine ulaşarak buharlaşma yoluyla suyu “emiyor” veya “absorbe” ediyor. Dolayısıyla, burada hava sıvıyı absorbe ediyor, ancak süreç, gaz fazındaki su buharı moleküllerinin havaya geçmesi şeklinde gerçekleşiyor. Yani gazın yine gaz fazındaki suyu absorbe etmesi gerçekleşiyor da denilebilir.
• Kuru havanın suyu absorbe etmesi ifadesi, gazın sıvıyı emmesi anlamında teknik olarak yanlış bir ifade olabilir. Bu durum, daha doğru bir şekilde gazın sıvıyı buharlaşma yoluyla “emmesi” şeklinde de açıklanabilir.

Gazların katıları absorbe veya adsorbe etmesi teknik olarak yanlıştır, katı ve gaz arasında oluşan bu durumlarda aslında katı gazı absorbe veya adsorbe etmiş olmaktadır diyebiliriz.

İnşaat mühendisliğinde, absorbsiyon terimi genellikle yapı malzemelerinin su veya nemi emme kapasitesini tanımlamak için kullanılır. Bu süreç, malzemenin gözenekliliğine ve iç yapısına bağlıdır.

Yüksek absorbsiyon oranına sahip malzemeler, suya maruz kaldıklarında nemi daha fazla emerler ve bu da yapıların dayanıklılığı ve ömrü açısından önemli bir faktördür.

Örnek: Beton, suya maruz kaldığında absorbsiyon süreci gerçekleşir. Betonun içinde bulunan boşluklar suyu emebilir, bu da zamanla malzemenin zayıflamasına neden olabilir. Özellikle donma-çözülme döngülerinde, emilen suyun donması betona zarar verebilir. Bu nedenle, betonun su geçirimsizliğini artırmak için su itici katkı maddeleri kullanılabilir.

(Beton sulandıkça dayanımı artar çünkü sulama, hidratasyon sürecini devam ettirir. Ancak bu sulama kontrollü yapılmalı, donma-çözülme gerçekleşmemeli ve dayanımını sağlamış beton suya karşı mümkün olduğunca izole edilmelidir.)

Betonun dayanımını kazandıktan sonra sürekli suya maruz kalmaması gerekir. Betonun dayanımını kazanması için kür süreci boyunca suya ihtiyaç duyulur, ancak bu süre sonunda, yani genellikle 28 gün sonra, betonun dayanımı yeterince gelişmiş olur. Bundan sonra suya maruz kalması, özellikle dondan-çözülen bölgelerde ya da suyun içinde kimyasal maddeler varsa (örneğin tuzlu su), betonun yapısına zarar verebilir. Burada 28 gün teoriktir, bu demek değildir ki 28 gün sonra beton dayanımını arttırmaz. 28 gün sonrasında da kürlenen beton dayanımını arttırmaya devam edebilir. Sürekli suya maruz kalan beton ise, korozyona, karbonatlaşmaya veya donma-çözülme döngüsüne karşı savunmasız hale gelebilir.

Bu nedenle, kontrollü kürleme işlemi tamamlandıktan sonra betonun suya karşı korunması gerekir. Özellikle betonun dış yüzeyleri su yalıtımı yapılmışsa, dayanıklılığını uzun süre koruyacaktır. Suya sürekli maruz kalan beton, zamanla mukavemet kaybedebilir ve yüzeyde hasar oluşabilir. Su yalıtımı veya uygun koruyucu kaplamalar, betonun uzun vadeli dayanıklılığını artırmak için uygulanabilir.

Ahşap için konuşursak; su emilimi ahşabın çürümesine veya şişmesine neden olur, bu da yapı elemanının dayanıklılığını azaltır. Su emen ahşap, şişme, çürüme ve dayanıklılığını kaybetme gibi sorunlar yaşar. Suya karşı dayanıklı veya su aldıkça dayanımını arttırabilen iroko, teak gibi ahşap malzemelerin de olduğu unutulmamalıdır.

Absorbsiyon ile İlgili Hesaplama Yöntemleri:

Yapı malzemelerinin su emme kapasitesi, çeşitli yöntemlerle hesaplanır. Absorpsiyon yüzdesi, belirli bir miktardaki malzemenin ne kadar su emdiğini gösteren bir ölçüdür.

Absorpsiyon yüzdesi hesaplama formülü:

Absorpsiyon Yüzdesi=(Malzemenin Kuru Ağırlığı/ Emilen Su Ağ​ırlığ​ı​)×100

Örneğin, bir beton numunesi kuru ağırlıkta 1 kg ise ve su emerek ağırlığı 1.1 kg’a çıkmışsa:

Emilen su ağırlığı dolayısıyla; 1,1-1=0,1 kg. oluyor.

Absorpsiyon Yüzdesi=(0.1/1)×100=10%

Bu hesaplama, malzemelerin su emme kapasitesini ve donma-çözülme döngülerine karşı dayanıklılığını belirlemekte fikir sahibi olunması için kullanılabilir.

Konu ile ilgili daha teknik, detaylı veya farklı hesaplamalar da mevcuttur. Lamm-Hönigmann süreci ve Nernst dağıtım yasası gibi konuları da inceleyebilirsiniz. Daha çok kimya alanına girmesi sebebiyle o kadar detaya inmemiz gerekmeyen bir konudan bahsettiğimiz aşikardır.

Absorpsiyonun ve adsorpsiyonun dikkat edildiği çeşitli alanlar ve uygulama örnekleri şunlardır:

1. İnşaat Mühendisliği

• Beton ve Yapı Malzemeleri: Betonun su emme kapasitesi, yapıların dayanıklılığını ve ömrünü etkiler. Su, beton içinde boşluklara nüfuz ederek zamanla malzemenin zayıflamasına neden olabilir. Bu nedenle, su geçirmezlik sağlamak için özel katkı maddeleri kullanılır.

2. Kimya Endüstrisi

• Çözelti Hazırlama: Çeşitli sıvıların bir araya getirilmesi ve karıştırılması, özellikle alkollü içeceklerde veya kimyasal çözeltilerin hazırlanmasında önemli bir süreçtir. Örneğin, etanol ve su karışımı, alkol endüstrisinde yaygın olarak kullanılır.

3. Gıda ve Tarım

• Gıda İşleme: Tuz, şeker ve diğer gıda katkı maddeleri, suyu absorbe ederek gıda ürünlerinin kalitesini ve raf ömrünü artırır. Örneğin, kurutulmuş meyveler suyu emerek yeniden nemlendirilir.

4. Medikal Uygulamalar

• İlaçların Etkisi: Bazı ilaçlar, sıvılar veya gazlar şeklinde vücutta absorbe edilir. Örneğin, inhalasyon(havanın veya gazların akciğerlere alınması sürecidir) yoluyla uygulanan astım ilaçları, akciğerlerde hızlı bir şekilde emilerek etki gösterir.

5. Su Yönetimi

• Toprak ve Zemin Bilimi: Toprağın su absorpsiyon kapasitesi, tarımda sulama yönetimini etkiler. Toprağın suyu ne kadar emebileceği, bitkilerin büyüme verimliliğini doğrudan etkiler.

6. Ses ve Isı Yalıtımı

• Akustik Malzemeler: Ses yalıtımında kullanılan malzemeler, ses dalgalarını absorbe ederek yankıyı azaltır. Örneğin, akustik köpük, sesin emilimini sağlamak için kullanılır.

7. Çevre Koruma

• Hava Kalitesi İyileştirme: Aktif karbon gibi malzemeler, havadaki zararlı gazları adsorbe ederek hava kalitesini iyileştirir. Bu, iç mekanlarda kötü kokuları ve kirleticileri azaltmak için kullanılır.

8. Enerji Yönetimi

• Güneş Enerjisi: Güneş panellerinin verimliliği, ışığı absorbe etme kapasiteleriyle doğrudan ilişkilidir. Işığı etkili bir şekilde emen malzemeler, enerji üretimini artırır.

Absorbsiyonun Dayanıklılık Üzerindeki Etkisi
Yapı malzemelerinin sürekli suya maruz kalması, uzun vadede malzemelerin dayanıklılığını olumsuz etkiler. Özellikle beton, ahşap ve tuğla gibi gözenekli malzemeler suyu emdikçe genelde fiziksel özellikleri zayıflar ve korozyon, çürüme, donma-çözülme hasarına karşı savunmasız hale gelir. Bu yüzden su yalıtımı, dış cephe kaplamaları ve koruyucu kimyasallar kullanılarak absorbsiyonun etkileri kontrol altına alınır.

En yüksek özelliklere sahip malzemeler, genellikle gözenekli yapıya sahip olup ses, su veya ışık gibi maddeleri absorbe veya adsorbe yeteneği olanlardır. İşte bu malzemelerden bazıları:

1. Akustik Emilimi Malzemeleri:
   • Fiberglas: Özellikle iç mekanlarda ses dalgalarını etkili bir şekilde emerek ses yalıtımında kullanılır.
   • Mineral Yün: Ses geçişini engellemek için yaygın olarak kullanılan bu malzeme, ses dalgalarını hapsederek ses yalıtımı sağlar.
   • Akustik Köpük: Stüdyolarda yaygın olarak kullanılan bu malzeme, orta ve yüksek frekanstaki sesleri emerek yankıyı azaltır.
2. Su Emilimi Malzemeleri:
   • Bentonit Kili: Yüksek su emme kapasitesine sahiptir, özellikle gölet sızdırmazlığı ve çöp depolama alanları gibi uygulamalarda kullanılır.
   • Selüloz: Kağıt havlu ve bebek bezlerinde kullanılan selüloz lifleri suyu etkili bir şekilde emer.
   • Sünger: Doğal ve sentetik süngerler, gözenekli yapıları sayesinde suyu kapilarite yoluyla emer.
3. Isı Emilimi Malzemeleri:
   • Silika Jel: Genellikle paketlenmiş ürünlerde nemi emmek için kullanılan bu malzeme yüksek emme kapasitesine sahiptir.
   • Aerogel: Aşırı hafif olup yüksek ısı yalıtım özellikleriyle bilinir, uzay giysilerinde ve camlarda ısı emici olarak kullanılır.
4. Işık Emilimi Malzemeleri:
   • Vantablack: Görünür ışığın %99.965’ini emerek ışık emme konusunda en verimli malzemelerden biridir. Işık yönetimi uygulamalarında tercih edilir.

Bu malzemeler ile ilgili bilgileri web’de rahatça bulabilirsiniz. Detaya inmiyoruz.

Absorpsiyon süreci, bir maddenin enerjiyi yakaladığı ve dönüştürdüğü anlamına da gelir.

Bu malzemeler, ses yalıtımı, su kontrolü veya enerji yönetimi gibi farklı uygulamalar için kullanılmaktadır.

ADSORPSİYON (Adsorption):

Yüzeyde tutunma, birikme.

Detaylı Açıklama: Adsorpsiyon, gaz veya sıvı moleküllerinin bir katı yüzeyinde birikmesi veya tutulması sürecidir. Bu süreç, moleküllerin yüzeye yapışması ile gerçekleşir ve genellikle yüzeyin özelliklerine, sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Adsorpsiyon, fiziksel veya kimyasal etkileşimlerle gerçekleşebilir.

Adsorpsiyonun Özellikleri:

• Fiziksel Adsorpsiyon: Moleküller arasındaki etkileşimler genellikle zayıf  Van der Waals kuvvetleriyle gerçekleşir. Bu tür adsorpsiyon genellikle geri dönüşümlüdür.
• Kimyasal Adsorpsiyon: Moleküller arasında daha güçlü kimyasal bağlar oluşur. Bu süreç genellikle geri dönüşümsüzdür ve yüzeyde kalıcı etki bırakır.

Örnekler:

1. Aktif Karbon Filtreler:
   • Aktif karbon, gözenekli yapısı sayesinde havadaki zararlı gazları ve kirleticileri adsorbe eder. Bu, iç mekanlarda kötü kokuları ve zararlı maddeleri azaltmak için yaygın olarak kullanılır.
2. Katalizörler:
   • Katalizörler, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için gazların yüzeylerine adsorbe olmasını sağlar. Bu süreç, kimyasal dönüşüm için yüzey alanını artırır.
3. Su Arıtımı:
   • Su arıtma süreçlerinde, kirleticilerin adsorpsiyonu, suyun kalitesini artırmak için kullanılır. Örneğin, bazı filtre sistemlerinde özel adsorban malzemeler kullanılır.
4. Gazların Ayırımı:
   • Endüstriyel uygulamalarda, belirli gazların karışımlarından ayrılması için adsorpsiyon kullanılır. Örneğin, doğal gazdan karbon dioksit ayrıştırma işlemleri.

Adsorpsiyon Süreci:

• Denge: Adsorpsiyon, genellikle bir denge durumuna ulaşır. Yüzeye adsorbe olan moleküllerin sayısı, yüzeyin özelliklerine ve ortam koşullarına bağlı olarak değişir.
• Yüzeyin Etkisi: Malzemenin yüzey alanı, gözenekliliği ve kimyasal yapısı, adsorpsiyon kapasitesini etkiler.

Uygulama Alanları:

1. Kimya Endüstrisi: Reaksiyon hızını artırmak ve ürün verimliliğini artırmak için kullanılır.
2. Hava Kalitesi Kontrolü: Zararlı gazların ve partiküllerin ortamdan uzaklaştırılması için aktif karbon filtreler kullanılır.
3. Su Arıtma: Kirleticilerin adsorbe edilmesi, su kalitesinin artırılması amacıyla uygulanır.
4. İlaç Taşınması: İlaçların vücutta belirli noktalara taşınması ve tutulması için adsorpsiyon süreçleri kullanılır.

Sonuç:

Adsorpsiyon, gaz ve sıvı moleküllerinin bir katı yüzeyde tutulması sürecidir. Bu süreç, fiziksel veya kimyasal etkileşimlerle gerçekleşebilir ve çeşitli endüstriyel uygulamalarda önemli bir rol oynar. Adsorpsiyon, kirletici madde kontrolü, katalizör kullanımı ve su arıtımı gibi birçok alanda kullanılmaktadır.

Adsorbsiyon işleminin tersine adsorplanan maddenin ortama geri verilmesine yani yüzeyde derişimin azalması işlemine “desorbsiyon” denir.

Süngerin suyu emme sürecini gösteren bir absorbsiyon görseli

Aktif karbon filtrelerin havadaki zararlı gazları yüzeyinde tutmasına örnek bir adsorbsiyon görseli

Konuyla ilgili bazı dokümanlara buraya tıklayarak ulaşabilirsiniz. Siz de faydalı olabileceğini düşündüğünüz bilgileri yorum olarak yazının altında paylaşırsanız seviniriz. Elinizde konu ile ilgili faydalı dokümanlar mevcutsa bize ulaştırırsanız belirttiğimiz link içerisine o dokümanları da ekleyebiliriz.

EK BİLGİ – KAPİLARİTE:

Kapilarite (kılcal hareket), sıvıların küçük boşluklar veya ince borular içinde, yerçekimine karşı hareket etme yeteneğidir. Bu olgu, sıvının yüzey gerilimi, kohezyon (aynı tür moleküllerin bir arada kalma eğilimi) ve adezyon (farklı tür moleküller arasındaki çekim) kuvvetleriyle ilişkilidir.

Kapilaritenin Temel Özellikleri:

1. Yüzey Gerilimi: Sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri, sıvının yüzeyini çekerek sıvının daha fazla yükselmesini sağlar.
2. Kohezyon ve Adezyon:
   • Kohezyon: Aynı tür moleküllerin birbirine yapışma eğilimidir. Örneğin, su molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri.
   • Adezyon: Farklı tür moleküllerin birbirine yapışma eğilimidir. Örneğin, su moleküllerinin bir yüzeye yapışması.
3. Kılcal Borular: İnce borularda veya gözenekli yapılar içinde sıvının yükselmesi, kapilarite sayesinde gerçekleşir. Kılcal borularda, sıvının yüzey gerilimi etkisiyle yukarı doğru hareket etme yeteneği vardır.

Uygulama Alanları:

• Bitkilerde Su Alımı: Bitkiler, kökleri aracılığıyla topraktan suyu kapilarite sayesinde emerler. Su, köklerdeki ince kanallar boyunca yukarı doğru taşınır.
• İnşaat Malzemeleri: Beton ve tuğla gibi gözenekli malzemelerde suyun emilimi kapilarite ile gerçekleşir.