Buz Nanokristalleri İle Adsorbatların Etkileşimi

Adsorbatlar; buz yüzeyine, yüzey altına ve iç kısma etkilerine göre 3 kısımda incelenebilirler.

1) Zayıf Adsorbatlar:

CF4, H2, Ar, N2, O2, CH4, NO, CO, O3 ve etilen zayıf adsorbatlara örnek olarak verilebilir. Bu tür adsorbatlar sadece buz yüzeyini etkileyebilirler ve yüzey mod’larını 10-70 cm-1 kaydırırlar. Yüzey altı ve iç kısım buz spektrumunu etkilemezler. Bu adsorbatlar kuvvetli H-bağları yapamazlar. Bu özelliklerinden dolayı 100 K’in altında kolayca desorbe olurlar.

2) Orta Dereceli Adsorbatlar:

H2S, SO2, HCN ve asetilen orta dereceli adsorbatlara örnek olarak verilebilir. Bu adsorbatlar, buz yapısındaki kuvvetli H-bağlarını kıramazlar fakat daha zayıf ve gerilmiş H-bağlarını koparabilirler. Böylece zayıf Hbağlarının yerini adsorbatlarla yapılan H-bağları alır. Buz yüzeyindeki aktif H-bağı bölgelerinde (d-H, d-O) oluşan H-bağlarının da etkisiyle yüzey su moleküllerindeki H-bağı sayısı artarak yüzeydeki moleküller yeniden düzenlenmiş olur.

Bu adsorbatların buz yüzeyinde yarattığı bu düzenlenme prosesinin sonucunda bir kısım yüzey altı molekülleri, iç kısım buzuna dönüşmeye başlar. Bu yüzey altı dönüşümü, iç kısım bölgesinin spektrumunu etkiler.

3) Kuvvetli Adsorbatlar:

Bu moleküller, buzla reaksiyona girerek düşük sıcaklıklarda hidrat oluştururlar. Örnek olarak etilen oksit, HCl, HBr, HNO3, ve NH3 verilebilir. Bu adsorbatlar, düşük sıcaklıklarda buz nanokristalleri ile reaksiyona girip kristal hidratları oluşturarak, buz spektrumunun bütün bölümlerine etki ederler. Düşük sıcaklıklarda (T<140K) desorbe olmazlar.

Bu adsorbatlar, su ile H2O—H2O bağı kadar veya daha kuvvetli H-bağları yapabilmektedirler. Diğer yandan, adsorbatların birbirleri arasındaki etkileşimler zayıftır (kuvvetli proton verici veya alıcılar birbirleriyle kuvvetli etkileşemediklerinden dolayı).

Adsorbat-yüzey etkileşimi adsorbat gönderilme miktarına bağlıdır. Buz nanokristalinin sadece yüzeyi kaplanacak kadar adsorbat gönderildiğinde, adsorbat buzun yüzeyindeki d-H ve d-O ‘lerle kuvvetli bağlar yapar. Daha büyük miktarlardaki kaplamalarda, uygun kuvvetli bağ yapılacak bölgeler dolduğundan, kuvvetli adsorbatlar yüzeye etki eder ve H2O—H2O bağlarını kırarak hidrat oluştururlar.