
【化】 exchange adsorption
exchange; interchange; change for; commute; permutation; reciprocation
replacement
【計】 exchange; swap; swapping; switching; transput; X
【醫】 chiasmapy; cross-over; crossing-over
【經】 interchange; swap
adsorb; adsorption; sorb
【化】 adsorb; adsorption
【醫】 adsorption
交換吸附(Exchange Adsorption)是物理化學領域的重要概念,指溶液中帶電粒子與固體吸附劑表面離子發生電荷交換的吸附現象。其核心機制是吸附劑表面的可交換離子(如H⁺、Na⁺等)與溶液中的目标離子通過靜電作用實現置換。
從作用原理分析,交換吸附遵循以下公式表達的電荷守恒定律: $$ q = K cdot frac{C}{1 + C} $$ 其中q為吸附量,C為溶液濃度,K為平衡常數。該過程具有選擇性特征,離子價态越高、半徑越小的離子更易被吸附。
工業應用中主要體現在三個領域:
根據《膠體與界面化學》的對比實驗數據,交換吸附與傳統物理吸附相比具有兩大差異特征:其一,吸附容量受溶液pH值顯著影響;其二,吸附過程伴隨明顯的熱效應。實際操作中需控制溶液離子強度(建議<0.1mol/L)和溫度範圍(20-40℃)以達到最佳效果。
交換吸附是植物根部吸收礦質離子的初始階段,指根細胞表面與土壤溶液中的離子通過電荷交換實現吸附的過程。以下是詳細解釋:
交換吸附是植物根部細胞通過呼吸作用釋放的二氧化碳(CO₂),與土壤溶液中的水生成碳酸(H₂CO₃),隨後離解為氫離子(H⁺)和碳酸氫根離子(HCO₃⁻)。這些離子吸附在根細胞表面,并與土壤溶液中的陽離子(如K⁺、Ca²⁺)和陰離子(如NO₃⁻、H₂PO₄⁻)進行等量交換,從而将礦質離子吸附到細胞表面。
例如,土壤中的K⁺會與根細胞表面的H⁺交換,吸附到細胞表面;同理,NO₃⁻與HCO₃⁻交換後被吸附。這些吸附态離子後續通過主動運輸進入細胞内部參與代謝。
通過以上機制,植物高效獲取礦質養分,同時維持根際土壤離子的動态平衡。
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