Adsorption and Adsorption isotherm Questions in Hindi

(D) अधिशोषण एक सतही घटना है जहाँ अधिशोष्य के अणु अधिशोषक की सतह पर जमा हो जाते हैं।
यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो संतृप्ति तक पहुँचती है,जिसका अर्थ है कि अधिशोषक की दी गई सतह पर अधिशोषित होने वाले पदार्थ की मात्रा की एक ऊपरी सीमा होती है।
इसलिए,यह कथन कि अधिशोषण की कोई ऊपरी सीमा नहीं होती है,गलत है।

(A) फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी समीकरण $(x/m) = kp^{1/n}$ द्वारा दिया जाता है।
यहाँ,$x$ अधिशोषक के $m$ द्रव्यमान पर अधिशोषित अधिशोष्य का द्रव्यमान है,$p$ दाब है,और $k$ तथा $n$ स्थिरांक हैं जो एक निश्चित तापमान पर अधिशोषक और गैस की प्रकृति पर निर्भर करते हैं।
$1/n$ का मान $0$ और $1$ के बीच होता है,जिसका अर्थ है कि $n$ का मान हमेशा $1$ से अधिक होता है $(n > 1)$।

(D) जब कोई गैस किसी ठोस की सतह पर अधिशोषित होती है,तो उसे अधिशोषण कहते हैं।
हालाँकि,जब हाइड्रोजन जैसी गैस किसी ठोस के स्थूल (bulk) में (विशेष रूप से धातु जालक के अंतराकाशी स्थानों में,जैसे $Pd$) अधिशोषित होती है,तो इसे अंतःशोषण (Occlusion) कहा जाता है।

(B) $1$. अधिशोषण एक पृष्ठीय घटना है जहाँ एक पदार्थ की सांद्रता दूसरे पदार्थ की सतह पर बढ़ जाती है। यह कथन सही है।
$2$. भौतिक अधिशोषण में दुर्बल वाण्डर वाल्स बलों के कारण बहु-आण्विक परतें बनती हैं। यह कथन सही है।
$3$. अधिशोषण में अधिशोषक और अधिशोष्य के बीच बंध (भौतिक या रासायनिक) बनते हैं। यह कथन सही है।
$4$. फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी $x/m = kP^{1/n}$ द्वारा दिया जाता है। उच्च दाब पर,$1/n$ का मान $0$ के करीब पहुँच जाता है,इसलिए $x/m = kP^0 = k$ (एक स्थिरांक) होता है। अतः,$x/m = ap$ वाला कथन गलत है।

(D) अधिशोषण एक स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया है,इसलिए गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन,$\Delta G$,ऋणात्मक होना चाहिए $(\Delta G < 0)$।
चूंकि अधिशोष्य के कण अधिशोषक की सतह पर फंस जाते हैं,उनकी यादृच्छिकता (randomness) कम हो जाती है,जिससे एन्ट्रॉपी में कमी आती है,इसलिए $\Delta S < 0$।
अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है,जिसका अर्थ है कि ऊष्मा निकलती है,इसलिए एन्थैल्पी में परिवर्तन,$\Delta H$,ऋणात्मक होता है $(\Delta H < 0)$।
अतः,अधिशोषण के दौरान तीनों ऊष्मागतिक राशियाँ शून्य से कम होती हैं।

(A) अधिशोषण एक पृष्ठीय घटना है जहाँ एक पदार्थ के कण (अधिशोष्य) दूसरे पदार्थ की सतह (अधिशोषक) पर जमा हो जाते हैं।
अधिशोषण की प्रक्रिया के दौरान,अधिशोषक की सतह पर कार्य करने वाले अवशिष्ट बलों में कमी आती है,जिससे पृष्ठीय ऊर्जा में कमी होती है।
पृष्ठीय ऊर्जा में यह कमी ऊष्मा के रूप में मुक्त होती है।
इसलिए,अधिशोषण की प्रक्रिया हमेशा ऊष्माक्षेपी होती है,जिसका अर्थ है कि $\Delta H < 0$।

(A) लैंगमुइर अधिशोषण समतापी समीकरण है: $\frac{x}{m} = \frac{ap}{1 + bp}$।
बहुत उच्च दाब पर,पद $bp$,$1$ से बहुत बड़ा हो जाता है $(bp >> 1)$।
इसलिए,समीकरण सरल होकर हो जाता है: $\frac{x}{m} \approx \frac{ap}{bp} = \frac{a}{b}$।
चूंकि $a$ और $b$ स्थिरांक हैं,इसलिए अधिशोषित गैस की मात्रा $\frac{x}{m}$ दाब से स्वतंत्र हो जाती है और एक स्थिर सीमित मान तक पहुँच जाती है।

(B) $1$. भौतिक अधिशोषण कमजोर वैन डर वाल्स बलों के कारण होता है और यह उत्क्रमणीय प्रकृति का होता है।
$2$. रासायनिक अधिशोषण में रासायनिक बंधों का निर्माण होता है,जो इसे अनुत्क्रमणीय बनाता है और इसकी अधिशोषण एन्थैल्पी भौतिक अधिशोषण की तुलना में अधिक होती है।
$3$. रासायनिक अधिशोषण उच्च दबाव पर अनुकूल होता है और सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता के कारण शुरुआत में तापमान के साथ बढ़ता है।
$4$. अतः,यह कथन कि उच्च तापमान और कम दबाव पर रासायनिक अधिशोषण घटता है,गलत है।

(B) $1$. भौतिक अधिशोषण ऊष्माक्षेपी होता है और सामान्यतः तापमान बढ़ने पर घटता है।
$2$. रासायनिक अधिशोषण के लिए अक्सर सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है और तापमान बढ़ने पर यह शुरू में बढ़ सकता है।
$3$. कथन $B$ गलत है क्योंकि तापमान बढ़ने पर भौतिक अधिशोषण की मात्रा घटती है,जबकि कथन में इसके बढ़ने का दावा किया गया है।

(D) फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी के अनुसार,अधिशोषण की मात्रा $\frac{x}{m} = kP^{1/n}$ द्वारा दी जाती है।
उच्च दाब पर,सतह गैस की एक आणविक परत द्वारा पूरी तरह से ढकी होती है,जिसका अर्थ है कि अधिशोषण दाब से स्वतंत्र हो जाता है।
इसका तात्पर्य यह है कि घातांक $\frac{1}{n}$ का मान $0$ हो जाता है।
इसलिए,अभिक्रिया दाब के संदर्भ में $0$ कोटि की गतिज का पालन करती है।

(B) अधिशोषण एक स्वतःप्रवर्तित प्रक्रिया है,जिसका अर्थ है कि गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन $(\Delta G)$ ऋणात्मक होना चाहिए $(\Delta G < 0)$।
गिब्स-हेल्महोल्ट्ज़ समीकरण के अनुसार,$\Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S$।
चूंकि अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है,इसलिए एन्थैल्पी परिवर्तन $(\Delta H)$ ऋणात्मक होता है $(\Delta H < 0)$।
साथ ही,अधिशोषण के दौरान गैस के अणुओं की यादृच्छिकता (randomness) कम हो जाती है,इसलिए एन्ट्रापी परिवर्तन $(\Delta S)$ ऋणात्मक होता है $(\Delta S < 0)$।
प्रक्रिया के स्वतःप्रवर्तित होने के लिए,पद $(\Delta H - T \cdot \Delta S)$ का मान ऋणात्मक होना चाहिए।

(B) लैंगमुइर अधिशोषण समतापी का समीकरण है: $\frac{x}{m} = \frac{ap}{1 + bp}$।
इस समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने पर: $\frac{p}{x/m} = \frac{1 + bp}{a} = \frac{1}{a} + \frac{b}{a}p$ प्राप्त होता है।
इसे एक सीधी रेखा के समीकरण $y = mx + c$ के साथ तुलना करने पर,जहाँ $y = \frac{p}{x/m}$ और $x = p$ है,हम देखते हैं कि $\frac{p}{x/m}$ बनाम $p$ का आलेख एक सीधी रेखा है।

(C) भौतिक अधिशोषण (physisorption) अधिशोष्य और अधिशोषक के बीच कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा अभिलक्षित होता है।
$1$. यह एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है।
$2$. इसमें कम अधिशोषण एन्थैल्पी (आमतौर पर $20-40 \ kJ \ mol^{-1}$) की आवश्यकता होती है।
$3$. इसमें उच्च सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि इसमें शामिल बल कमजोर होते हैं।
$4$. यह कम तापमान पर अनुकूल होता है और तापमान बढ़ने के साथ घटता है।
अतः,यह कथन कि इसमें उच्च सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है,गलत है।

(A) रासायनिक अधिशोषण (केमिसॉर्प्शन) में अधिशोष्य और अधिशोषक के बीच मजबूत रासायनिक बंधों का निर्माण होता है।
यह प्रकृति में अत्यधिक विशिष्ट होता है।
यह सामान्यतः अनुत्क्रमणीय होता है।
अधिशोषण की एन्थैल्पी $(\Delta H)$ उच्च होती है,जो आमतौर पर $80 \ kJ/mol$ से $400 \ kJ/mol$ के बीच होती है।
हालाँकि,रासायनिक अधिशोषण के परिणामस्वरूप एकआण्विक परत बनती है,न कि बहुआण्विक परत। बहुआण्विक परतें भौतिक अधिशोषण (physisorption) की विशेषता हैं।

(C) अधिशोषण एक पृष्ठीय घटना है जहाँ गैस के अणु ठोस की सतह पर फंस जाते हैं।
जब गैस के अणु अधिशोषित होते हैं,तो उनकी गति की स्वतंत्रता सीमित हो जाती है,जिससे निकाय की एन्ट्रॉपी में कमी आती है $(\Delta S < 0)$।
गिब्स मुक्त ऊर्जा समीकरण के अनुसार,$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$।
एक स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया के लिए,$\Delta G$ का मान ऋणात्मक होना चाहिए।
चूँकि $\Delta S$ ऋणात्मक है,पद $-T\Delta S$ धनात्मक हो जाता है।
$\Delta G$ को ऋणात्मक बनाने के लिए,एन्थैल्पी परिवर्तन $(\Delta H)$ का मान ऋणात्मक (ऊष्माक्षेपी) होना चाहिए,और इसका परिमाण $T\Delta S$ के परिमाण से अधिक होना चाहिए।
अतः,एन्ट्रॉपी में कमी ही मुख्य कारण है कि यह प्रक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है।

(B) ठोस सतह पर गैस का अधिशोषण गैस के द्रवीकरण की सुगमता पर निर्भर करता है।
आसानी से द्रवित होने वाली गैसों में उच्च अंतर-आणविक आकर्षण बल (वांडर वाल्स बल) होते हैं।
इन गैसों का क्रांतिक तापमान $(T_c)$ उच्च होता है।
इसलिए,उच्च क्रांतिक तापमान वाली गैसें ठोस की सतह पर अधिक मात्रा में अधिशोषित होती हैं।

(C) ठोस सतह पर गैस के अधिशोषण की मात्रा गैस के क्रांतिक तापमान $(T_c)$ पर निर्भर करती है।
आसानी से द्रवीभूत होने वाली गैसें (जिनका $T_c$ अधिक होता है) अधिक अधिशोषित होती हैं।
दी गई गैसों के क्रांतिक तापमान इस प्रकार हैं:
$NH_3$ $(405.5 \ K)$,$CO_2$ $(304.1 \ K)$,और $H_2$ $(33.2 \ K)$।
चूंकि क्रांतिक तापमान का क्रम $NH_3 > CO_2 > H_2$ है,इसलिए अधिशोषण का क्रम भी $NH_3 > CO_2 > H_2$ होगा।

(A) सिलिका जेल एक सामान्य अधिशोषक है जिसका उपयोग हवा से नमी हटाने या उत्पादों को सूखा रखने के लिए किया जाता है।
यह अपनी छिद्रपूर्ण सतह पर पानी के अणुओं को अधिशोषित करके कार्य करता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) आर्सेनियस सल्फाइड $(As_2S_3)$ सोल का निर्माण निम्नलिखित अभिक्रिया द्वारा होता है: $As_2O_3 + 3H_2S \rightarrow As_2S_3 + 3H_2O$.
$As_2S_3$ सोल की तैयारी में,कण परिक्षेपण माध्यम से $S^{2-}$ आयनों का अधिमान्य अधिशोषण करते हैं।
सामान्य आयनों के इस अधिशोषण के कारण कोलाइडल कणों पर ऋणात्मक आवेश आ जाता है,जो सोल को स्थिर करता है।

(A) $NH_3$ अणु की त्रिज्या $r = 10^{-8} \, cm = 10^{-10} \, m$ है।
एक $NH_3$ अणु द्वारा घेरा गया क्षेत्रफल $= \pi r^2 = \frac{22}{7} \times (10^{-10})^2 = \frac{22}{7} \times 10^{-20} \, m^2$ है।
$\frac{44}{7} \, g$ चारकोल का कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल $= \frac{44}{7} \times 1000 \, m^2$ है।
अधिशोषित $NH_3$ अणुओं की संख्या $= \frac{\text{कुल क्षेत्रफल}}{\text{प्रति अणु क्षेत्रफल}} = \frac{\frac{44}{7} \times 1000}{\frac{22}{7} \times 10^{-20}} = 2 \times 10^{23}$ है।
अधिशोषित $NH_3$ के मोल $= \frac{2 \times 10^{23}}{6 \times 10^{23}} = \frac{1}{3} \, mol$ है।
$STP$ पर $NH_3$ का आयतन $= \text{मोल} \times 22.4 \, L = \frac{1}{3} \times 22.4 = 7.46 \, L$ है।

(A) $STP$ पर $N_2$ का आयतन $= 1.30 \, cm^3 \, g^{-1} = 1.30 \times 10^{-3} \, L \, g^{-1}$.
अधिशोषित $N_2$ के मोल $= \frac{1.30 \times 10^{-3}}{22.4} = 5.8036 \times 10^{-5} \, mol \, g^{-1}$.
$N_2$ अणुओं की संख्या $= (5.8036 \times 10^{-5}) \times (6.022 \times 10^{23}) \approx 3.495 \times 10^{19} \, \text{molecules} \, g^{-1}$.
एक अणु द्वारा घेरा गया क्षेत्रफल $= 0.16 \, nm^2 = 0.16 \times 10^{-18} \, m^2$.
कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल $= (3.495 \times 10^{19}) \times (0.16 \times 10^{-18}) \, m^2 \, g^{-1} = 5.592 \, m^2 \, g^{-1}$.
दिए गए विकल्पों के अनुसार,उत्तर $5.57 \, m^2 \, g^{-1}$ है।

(C) सक्रिय चारकोल जैसे ठोस अधिशोषक पर गैस के अधिशोषण की सीमा गैस के द्रवीकरण की आसानी पर निर्भर करती है।
आसानी से द्रवीभूत होने वाली गैसें (जिनका क्रांतिक तापमान अधिक होता है और जिनमें अंतर-आणविक बल मजबूत होते हैं) अधिक आसानी से अधिशोषित होती हैं।
$NH_3$ हाइड्रोजन बंधन वाला एक ध्रुवीय अणु है,जो इसे $CO_2$ की तुलना में अधिक आसानी से द्रवीभूत बनाता है।
इसलिए,$NH_3$,$CO_2$ की तुलना में अधिक आसानी से अधिशोषित होता है।
चूंकि $NH_3$ एक ध्रुवीय अणु है,इसलिए यह कारण कि $NH_3$ अध्रुवीय है,गलत है।

(D) कथन गलत है क्योंकि भौतिक अधिशोषण एक पृष्ठीय घटना है,लेकिन कथन में 'अवशोषण' (absorption) शब्द का प्रयोग किया गया है,जो एक स्थूल (bulk) घटना है।
इसके अतिरिक्त,कारण गलत है क्योंकि भौतिक अधिशोषण में दुर्बल वाण्डर वाल्स बल कार्य करते हैं और इसमें रासायनिक बंध नहीं टूटते हैं।
अतः,कथन और कारण दोनों गलत हैं।

(C) रसोशोषण में,अधिशोषण में अधिशोष्य और अधिशोषक के बीच रासायनिक बंधों का निर्माण शामिल होता है,जिसके लिए प्रारंभिक सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
प्रारंभ में,जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है,अधिक अणु इस सक्रियण बाधा को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं,जिससे अधिशोषण में वृद्धि होती है।
हालाँकि,एक बार रासायनिक बंध बन जाने के बाद,यह प्रक्रिया आमतौर पर ऊष्माक्षेपी होती है। ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,उच्च तापमान पर तापमान में वृद्धि प्रतिगामी (विशोषण) प्रक्रिया का पक्ष लेती है,जिससे अधिशोषण कम हो जाता है।
इसलिए,कथन सही है,लेकिन कारण गलत है क्योंकि ऊष्मा अनिश्चित काल तक 'अधिक से अधिक' सक्रियण ऊर्जा प्रदान नहीं करती है; बल्कि,यह प्रारंभिक बंध निर्माण को सुगम बनाती है,और अत्यधिक ऊष्मा अंततः बने हुए बंधों को अस्थिर कर देती है।

(C) कथन सही है क्योंकि फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी का समीकरण $\frac{x}{m} = k \cdot p^{1/n}$ है।
कारण गलत है। फ्रुंडलिच समतापी को आमतौर पर $\log(\frac{x}{m})$ बनाम $\log(p)$ का आलेख खींचकर दर्शाया जाता है,जो $\frac{1}{n}$ के ढाल और $\log(k)$ के अंतःखंड वाली एक सीधी रेखा देता है।
यदि कई पदार्थों के लिए $\frac{1}{n}$ का मान समान है,तो उनके आलेखों का ढाल समान होगा,जिसका अर्थ है कि रेखाएं एक-दूसरे के समानांतर होंगी और एक बिंदु पर नहीं मिलेंगी।

(D) रासायनिक अधिशोषण की एन्थैल्पी उच्च होती है,आमतौर पर $40-400 \ kJ \ mol^{-1}$ की सीमा में,क्योंकि इसमें रासायनिक बंधों का निर्माण होता है।
इसके विपरीत,भौतिक अधिशोषण में कमजोर वैन डर वाल्स बल शामिल होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप अधिशोषण की एन्थैल्पी कम होती है,जो आमतौर पर $20-40 \ kJ \ mol^{-1}$ की सीमा में होती है।
इसलिए,भौतिक अधिशोषण की एन्थैल्पी रासायनिक अधिशोषण से कम होती है।
अतः,कथन गलत है और कारण सही है।

(A) फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी का समीकरण $x/m = K(P)^{1/n}$ है।
इस समीकरण में,$1/n$ का मान $0$ और $1$ के बीच होता है।
अतः,सही विकल्प $x/m = k p^{0.3}$ है।

(D) जब गैसों के मिश्रण को चारकोल युक्त एक बंद पात्र में लिया जाता है,तो चारकोल एक अधिशोषक के रूप में कार्य करता है।
जैसे-जैसे समय बीतता है,गैस के अणु चारकोल की सतह पर अधिशोषित हो जाते हैं।
चूंकि अधिशोषण के कारण गैसीय अवस्था में गैस के अणुओं की संख्या कम हो जाती है,इसलिए पात्र में गैस मिश्रण द्वारा लगाया गया दाब समय के साथ तब तक घटता है जब तक कि यह साम्यावस्था तक नहीं पहुँच जाता।
इसलिए,समय के साथ दाब में कमी दर्शाने वाला ग्राफ सही निरूपण है।

(N/A) $1.$ रासायनिक अधिशोषण प्रकृति में अत्यधिक विशिष्ट होता है। यह केवल तभी होता है जब अधिशोषक (adsorbent) और अधिशोष्य (adsorbate) के बीच रासायनिक बंधन की संभावना हो।
$2.$ भौतिक अधिशोषण की तरह,रासायनिक अधिशोषण भी अधिशोषक के पृष्ठीय क्षेत्रफल में वृद्धि के साथ बढ़ता है।

(N/A) भौतिक अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है। ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया के लिए तापमान में वृद्धि करने पर साम्यावस्था पीछे की दिशा में विस्थापित हो जाती है। इसलिए,तापमान बढ़ने पर भौतिक अधिशोषण घटता है और यह कम तापमान पर अधिक आसानी से होता है।

(B) चूर्णित पदार्थ अपने क्रिस्टलीय रूपों की तुलना में अधिक प्रभावी अधिशोषक होते हैं क्योंकि जब किसी पदार्थ को चूर्णित किया जाता है,तो उसका पृष्ठीय क्षेत्रफल बढ़ जाता है।
चूंकि भौतिक अधिशोषण (physisorption) अधिशोषक के पृष्ठीय क्षेत्रफल के सीधे आनुपातिक होता है,इसलिए बड़ा पृष्ठीय क्षेत्रफल अणुओं के अधिशोषण के लिए अधिक सक्रिय स्थल प्रदान करता है।

(N/A) उत्प्रेरण की प्रक्रिया में विशोषण की भूमिका ठोस उत्प्रेरक की सतह से उत्पाद के अणुओं को मुक्त करना है। यह उत्प्रेरक की सतह को अभिकारक के नए अणुओं के अधिशोषण के लिए मुक्त करता है,जिससे उत्प्रेरकीय चक्र जारी रह सके।

(N/A) अधिशोषण एक पृष्ठीय घटना है जहाँ किसी पदार्थ के अणु ठोस या द्रव के स्थूल (bulk) के बजाय सतह पर जमा हो जाते हैं। जिस पदार्थ का अधिशोषण होता है उसे 'अधिशोष्य' (adsorbate) कहा जाता है और जिस पदार्थ की सतह पर अधिशोषण होता है उसे 'अधिशोषक' (adsorbent) कहा जाता है। उदाहरण के लिए,जब एक चॉक को स्याही के घोल में डुबोया जाता है,तो केवल उसकी सतह रंगीन हो जाती है; अंदर का हिस्सा सफेद रहता है।
अवशोषण एक स्थूल घटना है जिसमें पदार्थ ठोस या द्रव के पूरे आयतन में समान रूप से वितरित हो जाता है। उदाहरण के लिए,जब एक स्पंज को पानी में डुबोया जाता है,तो पानी स्पंज के पूरे आयतन में अवशोषित हो जाता है।

(N/A)

विशेषता	भौतिक अधिशोषण बनाम रासायनिक अधिशोषण
$1$. बलों की प्रकृति	$Physisorption$ में दुर्बल वाण्डर वाल्स बल होते हैं,जबकि $Chemisorption$ में मजबूत रासायनिक बंध होते हैं।
$2$. यौगिक निर्माण	$Physisorption$ में कोई नया यौगिक नहीं बनता है,जबकि $Chemisorption$ में नए यौगिक बनते हैं।
$3$. उत्क्रमणीयता	$Physisorption$ सामान्यतः उत्क्रमणीय है,जबकि $Chemisorption$ सामान्यतः अनुत्क्रमणीय है।
$4$. अधिशोषण की एन्थैल्पी	$Physisorption$ की एन्थैल्पी कम $(20-40 \ kJ \ mol^{-1})$ होती है,जबकि $Chemisorption$ की एन्थैल्पी उच्च $(40-400 \ kJ \ mol^{-1})$ होती है।
$5$. तापमान पर निर्भरता	$Physisorption$ कम तापमान पर अनुकूल है,जबकि $Chemisorption$ उच्च तापमान पर अनुकूल है।
$6$. आणविक परत	$Physisorption$ बहु-परतीय है,जबकि $Chemisorption$ एक-परतीय है।

(N/A) अधिशोषण एक पृष्ठीय घटना है।
इसलिए,अधिशोषण की मात्रा अधिशोषक के पृष्ठीय क्षेत्रफल के सीधे समानुपाती होती है।
एक सूक्ष्म विभाजित पदार्थ में थोक पदार्थ की तुलना में प्रति इकाई द्रव्यमान बहुत अधिक पृष्ठीय क्षेत्रफल होता है।
चूंकि भौतिक अधिशोषण और रासायनिक अधिशोषण दोनों उपलब्ध पृष्ठीय क्षेत्रफल पर निर्भर करते हैं,इसलिए एक सूक्ष्म विभाजित पदार्थ अधिशोष्य अणुओं के अधिशोषित होने के लिए अधिक सक्रिय स्थान प्रदान करता है,जिससे यह एक अधिक प्रभावी अधिशोषक बन जाता है।

(N/A) ठोस सतह पर गैस के अधिशोषण की दर को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारक निम्नलिखित हैं:
$1$. गैस की प्रकृति:
$NH_3$ और $HCl$ जैसी आसानी से द्रवीभूत होने वाली गैसें,$H_2$ और $O_2$ जैसी गैसों की तुलना में अधिक मात्रा में अधिशोषित होती हैं। इसका कारण यह है कि आसानी से द्रवीभूत होने वाली गैसों में वैन डर वाल्स बल अधिक मजबूत होते हैं।
$2$. ठोस का पृष्ठीय क्षेत्रफल:
अधिशोषक का पृष्ठीय क्षेत्रफल जितना अधिक होगा,ठोस सतह पर गैस का अधिशोषण उतना ही अधिक होगा।
$3$. दाब का प्रभाव:
अधिशोषण एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है। ली शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,दाब में वृद्धि करने पर अधिशोषण की मात्रा बढ़ जाती है।
$4$. ताप का प्रभाव:
अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है। इसलिए,ली शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,तापमान में वृद्धि करने पर अधिशोषण की मात्रा घट जाती है।

स्थिर तापमान $(T)$ पर गैस के दबाव $(P)$ के विरुद्ध अधिशोषण की मात्रा $\left(\frac{x}{m}\right)$ के बीच के आलेख को अधिशोषण समतापी कहा जाता है।
फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी:
फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी एक विशिष्ट तापमान पर ठोस अधिशोषक के इकाई द्रव्यमान द्वारा अधिशोषित गैस की मात्रा और दबाव के बीच एक अनुभवजन्य संबंध देता है।
दिए गए आलेख से यह स्पष्ट है कि दबाव $P_{s}$ पर,$\frac{x}{m}$ अधिकतम मान तक पहुँच जाता है। $P_{s}$ को संतृप्ति दबाव कहा जाता है। आलेख से अब तीन स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं।
स्थिति $I$ - कम दबाव पर:
आलेख सीधा और ढलान वाला है,जो दर्शाता है कि दबाव $\frac{x}{m}$ के सीधे आनुपातिक है:
$\frac{x}{m} \propto P$
$\frac{x}{m} = k P$ ($k$ एक स्थिरांक है)
स्थिति $II$ - उच्च दबाव पर:
जब दबाव संतृप्ति दबाव से अधिक हो जाता है,तो $\frac{x}{m}$ का मान $P$ के मानों से स्वतंत्र हो जाता है।
$\frac{x}{m} \propto P^{0}$
$\frac{x}{m} = k P^{0}$
स्थिति $III$ - मध्यवर्ती दबाव पर:
मध्यवर्ती दबाव पर,$\frac{x}{m}$ का मान $P$ की $0$ और $1$ के बीच की घातों पर निर्भर करता है। इस संबंध को फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी के रूप में जाना जाता है।
$\frac{x}{m} \propto P^{\frac{1}{n}}$
$\frac{x}{m} = k P^{\frac{1}{n}}$ $(n > 1)$
अब,लॉग लेने पर:
$\log \left(\frac{x}{m}\right) = \log k + \frac{1}{n} \log P$
$\log \left(\frac{x}{m}\right)$ और $\log P$ के बीच आलेख खींचने पर,एक सीधी रेखा प्राप्त होती है जिसका ढलान $\frac{1}{n}$ और अंतःखंड $\log k$ के बराबर होता है।

(N/A) अधिशोषक को सक्रिय करने का अर्थ है उसकी अधिशोषण क्षमता को बढ़ाना।
अधिशोषक को सक्रिय करने के कुछ तरीके निम्नलिखित हैं:
$(i)$ अधिशोषक का पृष्ठीय क्षेत्रफल बढ़ाकर: यह उसे छोटे टुकड़ों में तोड़कर या उसका चूर्ण बनाकर किया जा सकता है।
$(ii)$ कुछ विशिष्ट उपचारों द्वारा: उदाहरण के लिए,लकड़ी के चारकोल को $650 \ K$ से $1330 \ K$ के बीच निर्वात या वायु में गर्म करके सक्रिय किया जाता है। यह प्रक्रिया पहले से अधिशोषित सभी गैसों को बाहर निकाल देती है और इस प्रकार,गैसों के अधिशोषण के लिए स्थान बनाती है।

(N/A) अधिशोषण हमेशा ऊष्माक्षेपी होता है। इसे दो तरीकों से समझाया जा सकता है:
$(i)$ अधिशोषण के कारण अधिशोषक (adsorbent) की सतह पर अवशिष्ट बलों में कमी आती है। इससे अधिशोषक की सतह ऊर्जा में कमी आती है,जो ऊष्मा के रूप में मुक्त होती है। इसलिए,अधिशोषण हमेशा ऊष्माक्षेपी होता है।
$(ii)$ ऊष्मागतिकी (thermodynamics) के दृष्टिकोण से,किसी प्रक्रिया के स्वतःस्फूर्त होने के लिए,गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन,$\Delta G$,ऋणात्मक होना चाहिए। यह संबंध $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ द्वारा दिया जाता है। जब कोई गैस ठोस सतह पर अधिशोषित होती है,तो उसकी गति सीमित हो जाती है,जिससे एन्ट्रॉपी में कमी आती है,यानी $\Delta S$ ऋणात्मक होता है। चूंकि $\Delta G$ ऋणात्मक होना चाहिए और $\Delta S$ ऋणात्मक है,इसलिए समीकरण को संतुष्ट करने के लिए $\Delta H$ का ऋणात्मक होना आवश्यक है। अतः,अधिशोषण हमेशा ऊष्माक्षेपी होता है।

(N/A) दाब का प्रभाव: अधिशोषण एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है और सामान्यतः इसमें आयतन में कमी आती है। अतः,ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,दाब में वृद्धि के साथ अधिशोषण बढ़ता है।
ताप का प्रभाव: अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है $(\Delta H < 0)$। इस प्रकार,ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,ताप में वृद्धि के साथ अधिशोषण की मात्रा घटती है।

(N/A) अधिशोषण: किसी ठोस या द्रव की सतह पर आणविक प्रजातियों के संचय को अधिशोषण कहा जाता है।
अधिशोष्य: वह आणविक प्रजाति या पदार्थ,जो सतह पर केंद्रित या संचित होता है,उसे अधिशोष्य कहा जाता है। उदाहरण: रंग के कण।
अधिशोषक: वह पदार्थ जिसकी सतह पर अधिशोषण होता है,उसे अधिशोषक कहा जाता है। उदाहरण: चारकोल,सिलिका जेल,एल्युमिना जेल,मिट्टी,कोलाइड्स,सूक्ष्म विभाजित अवस्था में धातुएं।
विशोषण: किसी सतह से अधिशोषित पदार्थ को हटाने की प्रक्रिया को विशोषण कहा जाता है।
उपरोक्त उदाहरणों से यह स्पष्ट है कि ठोस सतहें अधिशोषण के कारण गैस या द्रव के अणुओं को धारण कर सकती हैं।
अधिशोषण प्रक्रिया के कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं:
$(i)$ यदि $O_2$,$H_2$,$CO$,$Cl_2$,$NH_3$ या $SO_2$ जैसी गैस को पाउडर चारकोल युक्त बंद पात्र में लिया जाता है,तो यह देखा जाता है कि बंद पात्र में गैस का दबाव कम हो जाता है। गैस के अणु चारकोल की सतह पर केंद्रित हो जाते हैं,अर्थात गैसें सतह पर अधिशोषित हो जाती हैं।
$(ii)$ एक कार्बनिक डाई,जैसे कि मेथिलीन ब्लू के घोल में,जब एनिमल चारकोल मिलाया जाता है और घोल को अच्छी तरह हिलाया जाता है,तो यह देखा जाता है कि निस्पंद (filtrate) रंगहीन हो जाता है। इस प्रकार,डाई के अणु चारकोल की सतह पर जमा हो जाते हैं,अर्थात अधिशोषित हो जाते हैं।
$(iii)$ कच्ची चीनी का जलीय घोल जब एनिमल चारकोल की परतों से होकर गुजरता है,तो वह रंगहीन हो जाता है क्योंकि रंगीन पदार्थ चारकोल द्वारा अधिशोषित कर लिए जाते हैं।
$(iv)$ सिलिका जेल की उपस्थिति में हवा शुष्क हो जाती है क्योंकि पानी के अणु जेल की सतह पर अधिशोषित हो जाते हैं।

(N/A) अधिशोषण में,पदार्थ केवल सतह पर केंद्रित होता है और अधिशोषक के भीतर तक नहीं जाता है,जबकि अवशोषण में पदार्थ पूरे ठोस के द्रव्यमान में समान रूप से वितरित होता है।
उदाहरण के लिए,जब एक चॉक स्टिक को स्याही में डुबोया जाता है,तो रंगीन अणुओं के अधिशोषण के कारण सतह स्याही का रंग बनाए रखती है,जबकि स्याही का विलायक अवशोषण के कारण स्टिक के अंदर गहराई तक चला जाता है। चॉक स्टिक को तोड़ने पर,यह अंदर से सफेद पाई जाती है।
जल वाष्प का उदाहरण लेकर अवशोषण और अधिशोषण के बीच अंतर किया जा सकता है।
जल वाष्प निर्जल कैल्शियम क्लोराइड $(CaCl_2)$ द्वारा अवशोषित होती है लेकिन सिलिका जेल द्वारा अधिशोषित होती है।
अधिशोषण में अधिशोष्य की सांद्रता केवल अधिशोषक की सतह पर बढ़ती है,जबकि अवशोषण में सांद्रता पूरे ठोस के द्रव्यमान में समान रहती है।

(N/A) अधिशोषण इसलिए उत्पन्न होता है क्योंकि अधिशोषक (adsorbent) के सतह के कण थोक (bulk) के अंदर के कणों के समान वातावरण में नहीं होते हैं। अधिशोषक के अंदर,कणों के बीच कार्य करने वाले सभी बल परस्पर संतुलित होते हैं,लेकिन सतह पर कण चारों ओर से अपने प्रकार के परमाणुओं या अणुओं से घिरे नहीं होते हैं,और इसलिए उनमें असंतुलित या अवशिष्ट आकर्षण बल होते हैं।
अधिशोषक के ये बल अधिशोष्य (adsorbate) कणों को अपनी सतह पर आकर्षित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। दिए गए तापमान और दबाव पर,अधिशोषक के प्रति इकाई द्रव्यमान सतह क्षेत्र में वृद्धि के साथ अधिशोषण की सीमा बढ़ जाती है।
अधिशोषण में एक अन्य महत्वपूर्ण कारक अधिशोषण की ऊष्मा है। अधिशोषण के दौरान,सतह के अवशिष्ट बलों में हमेशा कमी आती है,यानी सतह की ऊर्जा में कमी आती है जो ऊष्मा के रूप में निकलती है। इसलिए,अधिशोषण हमेशा एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है। इस प्रकार,अधिशोषण के साथ एन्थैल्पी में कमी और सिस्टम की एन्ट्रापी में भी कमी आती है।
किसी प्रक्रिया के स्वतःस्फूर्त होने के लिए,ऊष्मागतिक आवश्यकता यह है कि स्थिर तापमान और दबाव पर,$\Delta G$ ऋणात्मक होना चाहिए,यानी गिब्स ऊर्जा में कमी होनी चाहिए।
समीकरण $\Delta G = \Delta H - T \Delta S$ के आधार पर,यदि $\Delta H$ का मान पर्याप्त रूप से उच्च ऋणात्मक है,तो $\Delta G$ ऋणात्मक हो सकता है,भले ही $\Delta S$ ऋणात्मक हो (जो $-T \Delta S$ को धनात्मक बनाता है)।
इस प्रकार,एक अधिशोषण प्रक्रिया में,जो स्वतःस्फूर्त है,इन कारकों का संयोजन $\Delta G$ को ऋणात्मक बनाता है। जैसे-जैसे अधिशोषण आगे बढ़ता है,$\Delta H$ कम ऋणात्मक होता जाता है; अंततः,$\Delta H$,$T \Delta S$ के बराबर हो जाता है और $\Delta G$ शून्य हो जाता है। इस अवस्था पर साम्यावस्था प्राप्त हो जाती है।

(N/A) ठोसों पर गैसों के अधिशोषण के मुख्य रूप से दो प्रकार होते हैं:
$1$. $\text{भौतिक अधिशोषण (Physisorption)}$: यदि ठोस की सतह पर गैस का संचय कमजोर वैन डर वाल्स बलों के कारण होता है,तो इसे भौतिक अधिशोषण कहा जाता है।
$2$. $\text{रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption)}$: जब गैस के अणु या परमाणु ठोस सतह पर रासायनिक बंधों (सहसंयोजक या आयनिक) द्वारा जुड़े होते हैं,तो इसे रासायनिक अधिशोषण कहा जाता है। इसमें उच्च सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसे अक्सर सक्रियित अधिशोषण भी कहा जाता है।
कभी-कभी ये दोनों प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं। कम तापमान पर होने वाला भौतिक अधिशोषण तापमान बढ़ने पर रासायनिक अधिशोषण में बदल सकता है। उदाहरण के लिए,$H_2$ पहले $Ni$ पर वैन डर वाल्स बलों द्वारा अधिशोषित होता है,और फिर अणु विघटित होकर हाइड्रोजन परमाणु बनाते हैं जो रासायनिक अधिशोषण द्वारा सतह पर जुड़े रहते हैं।

(N/A) भौतिक अधिशोषण की विशेषताएं:
$(i)$ विशिष्टता का अभाव: अधिशोषक की सतह किसी विशेष गैस के लिए प्राथमिकता नहीं दिखाती है क्योंकि वैन डर वाल्स बल सार्वभौमिक होते हैं।
$(ii)$ अधिशोष्य की प्रकृति: आसानी से द्रवीभूत होने वाली गैसें अधिक आसानी से अधिशोषित होती हैं।
$(iii)$ उत्क्रमणीय प्रकृति: यह प्रक्रिया उत्क्रमणीय है। दबाव बढ़ाने पर अधिशोषण बढ़ता है और तापमान बढ़ाने पर घटता है।
$(iv)$ सतह का क्षेत्रफल: अधिशोषक का सतह क्षेत्रफल बढ़ने पर अधिशोषण बढ़ता है।
$(v)$ अधिशोषण की एन्थैल्पी: यह कम होती है,आमतौर पर $20-40 \ kJ \ mol^{-1}$।
$(B)$ रासायनिक अधिशोषण की विशेषताएं:
$(i)$ उच्च विशिष्टता: यह केवल तभी होता है जब अधिशोषक और अधिशोष्य के बीच रासायनिक बंध बनने की संभावना हो।
$(ii)$ अनुत्क्रमणीयता: यह आमतौर पर अनुत्क्रमणीय होता है।
$(iii)$ सतह का क्षेत्रफल: सतह का क्षेत्रफल बढ़ने पर अधिशोषण बढ़ता है।
$(iv)$ अधिशोषण की एन्थैल्पी: यह उच्च होती है,आमतौर पर $80-240 \ kJ \ mol^{-1}$।
$(v)$ तापमान का प्रभाव: यह अक्सर तापमान बढ़ाने पर बढ़ता है क्योंकि इसके लिए सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

(N/A)

भौतिक अधिशोषण (Physisorption)	रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption)
$1$. यह दुर्बल वाण्डर वाल्स बलों के कारण उत्पन्न होता है।	$1$. यह प्रबल रासायनिक बंध बनने के कारण होता है।
$2$. यह प्रकृति में विशिष्ट नहीं है।	$2$. यह प्रकृति में अत्यधिक विशिष्ट है।
$3$. यह उत्क्रमणीय (reversible) है।	$3$. यह अनुत्क्रमणीय (irreversible) है।
$4$. यह गैस की प्रकृति पर निर्भर करता है; आसानी से द्रवीभूत होने वाली गैसें जल्दी अधिशोषित होती हैं।	$4$. यह गैस की प्रकृति पर निर्भर करता है; जो गैसें अधिशोषक के साथ अभिक्रिया कर सकती हैं,वे रासायनिक अधिशोषण दर्शाती हैं।
$5$. अधिशोषण की एन्थैल्पी कम होती है $(20-40 \ kJ \ mol^{-1})$।	$5$. अधिशोषण की एन्थैल्पी अधिक होती है $(80-240 \ kJ \ mol^{-1})$।
$6$. कम तापमान अनुकूल है; तापमान बढ़ने पर यह घटता है।	$6$. उच्च तापमान अक्सर अनुकूल होता है; तापमान बढ़ने पर यह बढ़ता है।
$7$. कोई उल्लेखनीय सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।	$7$. अक्सर उच्च सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
$8$. यह सतह के क्षेत्रफल पर निर्भर करता है; सतह का क्षेत्रफल बढ़ने पर यह बढ़ता है।	$8$. यह भी सतह का क्षेत्रफल बढ़ने पर बढ़ता है।
$9$. यह अधिशोषक की सतह पर बहु-आणविक परतें बनाता है।	$9$. यह एक-आणविक परत बनाता है।