物理吸附和化學(xué)吸附有什么區(qū)別？
根據(jù)吸附劑表面與被吸附物之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附與化學(xué)吸附。
物理吸附是被吸附的流體分子與固體表面分子間的作用力為分子間吸引力，即所謂的范德華力(Vanderwaals)。因此，物理吸附又稱范德華吸附，它是一種可逆過程。當(dāng)固體表面分子與氣體或液體分子間的引力大于氣體或液體內(nèi)部分子間的引力時，氣體或液體的分子就被吸附在固體表面上。從分子運(yùn)動觀點(diǎn)來看，這些吸附在固體表面的分子由于分子運(yùn)動，也會從固體表面脫離而進(jìn)入氣體(或液體)中去，其本身不發(fā)生任何化學(xué)變化。隨著溫度的升高，氣體(或液體)分子的動能增加，分子就不易滯留在因體表面上，而越來越多地逸入氣體(或液體中去，即所謂“脫附"。這種吸附—脫附的可逆現(xiàn)象在物理吸附中均存在。工業(yè)上就利用這種現(xiàn)象，借改變操作條件，使吸附的物質(zhì)脫附，達(dá)到使吸附劑再生，回收被吸附物質(zhì)而達(dá)到分離的目的。物理吸附的特征是吸附物質(zhì)不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進(jìn)行得極快，參與吸附的各相間的平衡瞬時即可達(dá)到。
化學(xué)吸附是固體表面與被吸附物間的化學(xué)鍵力起作用的結(jié)果。這類型的吸附需要一定的活化能，故又稱“活化吸附"。這種化學(xué)鍵親和力的大小可以差別很大，但它大大超過物理吸附的范德華力。化學(xué)吸附放出的吸附熱比物理吸附所放出的吸附熱要大得多，達(dá)到化學(xué)反應(yīng)熱這樣的數(shù)量級。而物理吸附放出的吸附熱通常與氣體的液化熱相近。化學(xué)吸附往往是不可逆的，而且脫附后，脫附的物質(zhì)常發(fā)生了化學(xué)變化不再是原有的性狀，故其過程是不可逆的。化學(xué)吸附的速率大多進(jìn)行得較慢，吸附平衡也需要相當(dāng)長時間才能達(dá)到，升高溫度可以大大地增加吸附速率。對于這類吸附的脫附也不易進(jìn)行，常需要很高的溫度才能把被吸附的分子逐出去。人們還發(fā)現(xiàn)，同一種物質(zhì)，在低溫時，它在吸附劑上進(jìn)行的是物理吸附，隨著溫度升高到一定程度，就開始發(fā)生化學(xué)變化轉(zhuǎn)為化學(xué)吸附，有時兩種吸附會同時發(fā)生。化學(xué)吸附在催化作用過程中占有很重要的地位。
物理吸附與化學(xué)吸附的比較
理化指標(biāo) | 物理吸附 | 化學(xué)吸附 |
作用力 吸附熱 選擇性 可逆性 吸附層 吸附速度 吸附溫度 用途 | 范德華力 接近于液化熱 無選擇性，非表面專一性 可逆 多層吸附 快，活化能小 低于吸附質(zhì)臨界溫度 測試比表面積和孔徑分布 | 化學(xué)鍵力 接近于化學(xué)反應(yīng)熱 有選擇性，表面專一性 不可逆 單層吸附 慢，活化能大 遠(yuǎn)高于吸附質(zhì)沸點(diǎn) 進(jìn)行催化反應(yīng) |
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