Adsorpcja fizyczna
Adsorpcja fizyczna, znana również jako fizysorpcja, to proces polegający na adsorpcji, który zachodzi w wyniku działania sił międzycząsteczkowych, takich jak siły van der Waalsa. W tym przypadku nie występują wiązania chemiczne, co odróżnia ją od adsorpcji chemicznej, czyli chemisorpcji. Proces ten zachodzi pomiędzy cząsteczką adsorbatu a powierzchnią adsorbentu. Energia związana z adsorpcją fizyczną, określana jako ciepło adsorpcji, zazwyczaj wynosi kilka kJ/mol, a w rzadkich przypadkach kilkanaście kJ/mol. W przeciwieństwie do tego, ciepło reakcji chemicznej w przypadku adsorpcji chemicznej jest znacznie wyższe. Wartość adsorpcji fizycznej jest mocno uzależniona od temperatury oraz ciśnienia lub stężenia adsorbatu, a obniżenie ciśnienia lub wzrost temperatury skutkuje szybką desorpcją.
W układzie, w którym zachodzi adsorpcja, oprócz oddziaływań pomiędzy adsorbatem a adsorbentem, występują także oddziaływania między cząsteczkami adsorbatu, które mogą zwiększać wielkość adsorpcji. Te tzw. oddziaływania boczne poprawiają wartość adsorpcji w obrębie monowarstwy adsorpcyjnej i mogą prowadzić do powstawania kolejnych warstw adsorbatu na już zapełnionej monowarstwie. Zjawisko to, nazywane formowaniem wielowarstwy, jest analogiczne do skraplania pary cieczy przy obniżonym ciśnieniu, gdzie przyciągające siły adsorpcyjne odgrywają kluczową rolę.
Siły van der Waalsa, które są odpowiedzialne za adsorpcję fizyczną, zależą od rodzaju powierzchni zarówno adsorbentu, jak i adsorbatu. Mają one charakter głównie niespecyficzny, ponieważ wynikają z powszechnie występujących sił dyspersyjnych (Londona), które są związane z budową materii. Te siły wynikają z obecności dodatnio naładowanych jąder oraz krążących wokół nich ujemnie naładowanych elektronów. Oprócz trwałych dipoli oraz wiązań wodorowych, siły te są również bezkierunkowe.
Adsorpcja fizyczna stanowi jeden z aspektów ogólnego zjawiska adsorpcji. To ostatnie mieści się w szerszej kategorii zjawisk określanych jako sorpcja, co jest terminem mniej precyzyjnym, obejmującym zarówno adsorpcję, jak i absorpcję (gdzie mechanizmem jest podział objętościowy), a także zjawiska sorpcji wymiennej oraz inne procesy, w których substancje przemieszczają się z jednej fazy do drugiej, tworząc stan równowagi.